CN116896166A - 一种城市电缆的数字孪生全景管控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种城市电缆的数字孪生全景管控系统及方法，涉及电力系统技术领域，所述系统包括：声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块、视频监测模块、数据处理模块和全景显示模块，声波监测模块用于生成声波特征信息；温度监测模块用于生成温度预警信号；电路监测模块用于生成电力数据；视频监测模块用于生成损坏预警信号；数据处理模块用于根据声波特征信息、温度预警信号、电力数据和损坏预警信号，生成运行状态数据，传输至全景显示模块；全景显示模块用于对运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。本发明实现了对电缆相关信息全面管控，使得电缆相关信息有序清晰，提升电缆故障判断准确率，提升维修效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种城市电缆的数字孪生全景管控系统及方法。
背景技术
电缆作为传输电力的重要载体，在工业和生活等领域担负着重点的作用，在高度电气化的今天，若电缆发生故障而无法快速定位检修，可能会造成巨大的损失，也会给人们的生活增添诸多不便。
随着互联网飞速发展，城市智能化、信息化建设也随之发展，然而，目前对于电缆的管控多为人为主动上报或单一监测设备检测，导致信息杂乱且故障检测准确率低，导致后续维修处理繁忙且效率较低。
发明内容
本发明所要解决的问题是如何全面管控电缆信息，以使电缆信息有序清晰，提升电缆故障判断准确率。
为解决上述问题，本发明提供一种城市电缆的数字孪生全景管控系统，包括声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块、视频监测模块、数据处理模块和全景显示模块；
所述声波监测模块用于接收地下电力电缆四周的声波信息，并将所述声波信息进行处理生成声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块；
所述温度监测模块用于监测地上电力电缆和所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块；
所述电路监测模块用于监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据，将所述电力数据传输至所述数据处理模块；
所述视频监测模块用于对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，生成运行状态数据，传输至所述全景显示模块；
所述全景显示模块用于对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
与现有技术相比，本发明提供的城市电缆的数字孪生全景管控系统通过声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块和视频监测模块，对地上电力电缆和地下电力电缆进行声音、温度、电路和图像多方面的管控，避免了现有技术中单一管控监测的方法，使得对电缆信息实现全面掌控，再通过数据处理模块对各项数据信息的再次分析处理，生成运行状态数据的同时，还可对数据信息进行二次分析，大大提高了数据的准确率，相较于现有技术，本系统的输出数据更为可靠，避免大量错误信息导致后续维修繁忙且低效，生成的运行状态信息可以很好地将电缆信息有序且清晰地展示出来，最后通过全景显示模块进行数字化处理，将其三维全景显示，进而使得用户可以直接在任何可显示的屏幕中进行查看，不仅清晰明了，还十分便捷，因此实现了全面管控电缆信息，同时后续维修人员也可通过该系统查看需维修电缆的相关数据，为后续维修提供了数据参考。
可选地，所述声波监测模块包括收音单元和声波处理单元，
所述收音单元用于在所述地下电力电缆采集声波，生成所述声波信息，将所述声波信息传输至所述声波处理单元；
所述声波处理单元用于对所述声波信息的声波频率进行提取，当所述声波频率大于预设声波频率时，生成所述声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块。
可选地，所述温度监测模块包括温度采集单元和温度监测评价单元，
所述温度采集单元用于采集所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的温度，生成所述温度信息传输至所述温度监测评价单元；
所述温度监测评价单元用于根据所述地上电力电缆和所述地下电力电缆在预设时间范围内各时间点的所述温度信息生成所述温度信息集合，基于历史温度信息集合对所述温度信息集合进行监测评价，当所述温度信息集合平均温度高于所述历史温度信息集合的平均温度，且差值大于预设温差阈值时，根据所述监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块。
可选地，所述电路监测模块包括回路监测单元和预警报告单元，
所述回路监测单元用于检测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的电路电压信号，当所述电路电压信号发生改变，且大于预设变化范围时，生成所述电力数据和预警信号，将所述电力数据传输至所述数据处理模块，将所述预警信号传输至所述预警报告单元；
所述预警报告单元用于发出警报信号，以提示所述地上电力电缆或所述地下电力电缆发生损坏。
可选地，所述视频监测模块包括图像采集单元、预测模型单元和图像分析单元，
所述图像采集单元用于对所述地上电力电缆进行图像采集，生成所述图像信息，将所述图像信息传输至所述图像分析单元；
所述预测模型单元用于构建电缆破损预测模型，对所述电缆破损预测模型进行训练，将训练后的所述电缆破损预测模型传输至所述图像分析单元，其中，所述电缆破损预测模型包括空间注意力模块、通道注意力模块和数据融合模块，所述对所述电缆破损预测模型进行训练包括：
获取电缆损坏图像数据集，将所述电缆损坏图像数据集分别输入所述空间注意力模块和所述通道注意力模块中，得到空间注意力层特征和通道注意力层特征，将所述空间注意力层特征和所述通道注意力层特征输入所述数据融合模块进行融合处理，得到预测结果，根据所述预测结果和所述电缆损坏图像数据集对所述电缆破损预测模型进行调优，得到训练后的所述电缆破损预测模型；
所述图像分析单元用于根据所述电缆破损预测模型对所述图像信息进行预测，当所述预测结果显示为电缆破损，则生成所述损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块。
可选地，所述数据处理模块包括数据梳理单元，
所述数据梳理单元用于将所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号进行数据储存和梳理生成运行状态数据，其中，将所述声波特征信息所携带的位置信息进行标注，以便于所述全景显示模块进行电缆位置显示；将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号与基础数据进行拆分；将所述电力数据中的电压数据和携带的位置标注信息梳理。
可选地，所述数据处理模块还包括数据检验单元，
所述数据检验单元用于对所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的基础数据进行检验，判断所述温度预警信号和所述损坏预警信号是否准确，当所述温度预警信号和所述损坏预警信号准确时，将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号传输至所述全景显示模块。
可选地，所述数据处理模块还包括数据模型构建单元，
所述数据模型构建单元用于为所述数据检验单元提供指标体系模型和预测检验模型，以辅助所述数据处理模块对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，其中，所述指标体系模型用于根据所述温度预警信号中的基础数据生成预设温差阈值，以辅助所述数据检验单元对所述温度预警信号进行检验判断，所述预测检验模型用于对所述损坏预警信号中的基础数据进行预测，生成预测结果判断所述地上电力电缆是否破损，以辅助所述数据检验单元对所述损坏预警信号进行检验判断。
可选地，所述全景显示模块包括数字转化单元和三维显示单元，
所述数字转化单元用于将所述运行状态数据进行数字化处理，生成运行图扑，传输至所述三维显示单元；
所述三维显示单元用于根据所述运行图扑生成三维视图进行全景显示，其中，所述全景显示模块接收的所有预警信号通过所述三维显示单元进行弹窗显示。
为解决上述问题，本发明还提供了一种城市电缆的数字孪生全景管控方法，包括：
接收地下电力电缆的声波信息，并将所述声波信息进行滤波处理生成声波特征信息；
监测地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号；
监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据；
对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号；
根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，生成运行状态数据；
对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
本发明所述的一种城市电缆的数字孪生全景管控方法与所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中城市电缆的数字孪生全景管控系统的结构图；
图2为本发明实施例中城市电缆的数字孪生全景管控方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
为解决上述问题，结合图1所示，本发明提供一种一种城市电缆的数字孪生全景管控系统，包括声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块、视频监测模块、数据处理模块和全景显示模块；
具体地，声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块、视频监测模块、数据处理模块和全景显示模块相互通讯连接；通讯连接是通过信号的传输交互在连接的设备之间构成通讯的连接方式，即通过信号的传输交互在连接的设备之间构成通讯，其中，通讯连接包括有线连接和无线连接。
所述声波监测模块用于接收地下电力电缆四周的声波信息，并将所述声波信息进行滤波处理生成声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块；
具体地，本实施例考虑到实际生活中存在外部施工和电缆偷盗等行为，因此，通过声波监测模块对地下电力电缆四周产生的声波信息进行采集，实现对破坏源的检测，例如，当监测段的地下电力电缆上方存在施工情况时，通过声波信息中的频次或分贝，可初步判断施工设备和电缆之间的距离，及时预警，提醒施工方注意地下电缆，避免造成损坏，同时，由于日常声波的频次与外力损坏的声波频次不同，因此，本实施例中的声波监测模块接收到的声波信息错误率较低。
所述温度监测模块用于监测地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块；
具体地，电缆在实际使用过程中会因为温度偏离过高而导致损坏或老化，因此，本实施例采用温度监测模块实时监测地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度信息，并生成温度信息集合，通过对温度信息集合的检测评价，来判断地上电力电缆和/或所述地下电力电缆是否出现温度偏离过高的情况，当存在温度偏离过高的情况时，生成温度预警信号，并传输至数据处理模块进行二次分析，避免误检，提升准确率。
所述电路监测模块用于监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据，将所述电力数据传输至所述数据处理模块；
具体地，出来对声波和温度方面对电缆进行监测，最重要的是对电缆电路的监测，是本实施例提升电缆故障判断准确率的关键点，本实施例对地上电力电缆和地下电力电缆的回路信息进行监测，可以通过对电压，电流或电阻等方面进行监测，可以理解的是，本实施例不对电路监测的具体数据类别进行限定，只需要其可以显示出电路出现较大波动即可，例如，在地上电力电缆和地下电力电缆设置检测端，检测端的一端与第一电阻和第一电源顺次电连接，检测端的另一端与第二电阻连接，第二电阻另一端接地，检测端的两端通过检测电阻相连接，并分别与电路监测模块连接，正常运行状态下，检测电阻、第一电阻和第二电阻的阻值可以相等，此时，若回路断路，则检测端的一端存在电压，另一端电压为零，从而电路监测模块可以根据接收的检测端的电位判断地上电力电缆和地下电力电缆是否受到破坏，其中，电力数据除包括检测端检测的两端的电阻、电压或电流的变化数据外，还包括判定地上电力电缆和地下电力电缆损坏的预警信号，可以理解的是，电力数据包括除回路信息的数据外，还包括根据数据对地上电力电缆和地下电力电缆运行状态判断得出的预警结果。
所述视频监测模块用于对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块；
具体地，通过本实施例中的视频监测模块对地上电力电缆进行视频监测，实时采集图像信息，可以理解的是，对于图像采集处理一般采用模型训练和神经网络，因此，对于具体采用何种方式处理，根据实际应用过程中的实际情况而定，通过对图像信息处理，判断其是否出现破损，当其出现破损等电缆损坏情况时，生成损坏预警信号，以提示该电缆出现损坏情况。
所述数据处理模块用于根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，生成运行状态数据，传输至所述全景显示模块；
具体地，本实施例中的数据处理模块除了用于对声波特征信息、温度预警信号、电力数据和损坏预警信号进行数据接收外，还对其进行二次分析，以提升电缆故障判断的准确率，同时，生成的运行状态数据，更便于全景显示模块对其进行数字化处理，进而进行三维全景显示。
所述全景显示模块用于对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
具体地，本实施例中的全景显示模块通过加载地理空间数据、三维数据等多种数据，构建逼真的数字孪生场景，实现对城市电缆管线的全方位精准掌控，全景显示模块可以通过旋转、缩放、平移、跳转、漫游等场景控制方式，展现电缆管线的铺设情况，通过数字化展现，可以方便了解电缆的具体位置、状态和维护情况，为管理人员提供决策支持和操作指导，同时，结合图扑可视化大屏，实现对检修口等关键节点的查看和监控，在城市电缆管理中起到了重要的作用，提高了管线的运维效率和管理水平，通过实景数字孪生场景提供给用户精准实时掌控管理全要素信息的综合态势使得城市电缆的管理和运维工作可以更加高效、精准和可视化。
本实施例提供的城市电缆的数字孪生全景管控系统通过声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块和视频监测模块，对地上电力电缆和/或地下电力电缆进行声音、温度、电路和图像多方面的管控，避免了现有技术中单一管控监测的方法，使得对电缆信息实现全面掌控，再通过数据处理模块对各项数据信息的再次分析处理，生成运行状态数据的同时，还可对数据信息进行二次分析，大大提高了数据的准确率，相较于现有技术，本系统的输出数据更为可靠，避免大量错误信息导致后续维修繁忙且无效，生成的运行状态信息可以很好的将电缆信息有序且清晰的展示出来，最后通过全景显示模块进行数字化处理，将其三维全景显示，进而使得用户可以直接在任何可显示的屏幕中进行查看，不仅清晰明了，还十分便捷，因此实现了全面管控电缆信息，同时后续维修人员也可通过该系统查看需维修电缆的相关数据，为后续维修提供了数据参考。
可选地，所述声波监测模块包括收音单元和声波处理单元，
所述收音单元用于在所述地下电力电缆采集声波，生成所述声波信息，将所述声波信息传输至所述声波处理单元；
具体地，实际使用过程中可以在地下电力电缆附近设置收音装置，将采集到的声波发送至收音单元，由收音单元生成声波信息，传输至声波处理单元。
所述声波处理单元用于对所述声波信息的声波频率进行提取，当所述声波频率大于预设声波频率时，生成声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块。
具体地，根据日常声波的频次与外力损坏的声波频次不同这一原理，对声波信息的声波频率进行提取，再将声波频率与预设声波频率进行对比，当声波频率大于预设声波频率时，提取对应的声波信息，将声波信息的声信号转化为电信号，生成声波特征信息，将声波特征信息传输至数据处理模块，可以理解的是，一般情况下预设声波频率在300Hz至20KHz，因此，可根据实际需求进行设定。
可选地，所述温度监测模块包括温度采集单元和温度监测评价单元，
所述温度采集单元用于采集所述地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度，生成所述温度信息传输至所述温度监测评价单元；
所述温度监测评价单元用于根据所述地上电力电缆和所述地下电力电缆在预设时间范围内各时间点的所述温度信息生成所述温度信息集合，基于历史温度信息集合对所述温度信息集合进行监测评价，当所述温度信息集合平均温度高于所述历史温度信息集合的平均温度，且差值大于预设温差阈值时，根据所述监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块。
具体地，本实施例除根据历史温度信息集合和地上电力电缆和地下电力电缆的温度信息集合进行比较，判断其差值是否大于预设温差阈值之外，还可以通过历史温度信息集合构建温度评价训练模型，将温度信息集合输入训练好的温度评价训练模型，也可根据评价结果生成温度预警信号，其中，预设温差阈值根据人为设定或经验总结数据设定。
可选地，所述电路监测模块包括回路监测单元和预警报告单元，
所述回路监测单元用于检测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的电路电压信号，当所述电路电压信号发生改变，且大于预设变化范围时，生成所述电力数据和预警信号，将所述电力数据传输至所述数据处理模块，将所述预警信号传输至所述预警报告单元；
具体地，本实施例通过按一定长度在电缆一端设置回路监测装置，通过回路监测装置采集电缆的电路电压信号数据，回路监测单元根据电路电压信号数据判断电缆的电压信号是否发生变化，当所述电路电压信号发生改变，且大于可变化范围时，生成所述电力数据和预警信号，通过本实施例能够对电缆进行实时监测，得出的电力数据更为准确，且提供给后续数据处理模块进行二次分析外，同时可以给予维修人员进行参考。
所述预警报告单元用于发出警报信号，以提示所述地上电力电缆或所述地下电力电缆发生损坏。
可选地，所述视频监测模块包括图像采集单元、预测模型单元和图像分析单元，
所述图像采集单元用于对所述地上电力电缆进行图像采集，生成所述图像信息，将所述图像信息传输至所述图像分析单元；
所述预测模型单元用于构建电缆破损预测模型，对所述电缆破损预测模型进行训练，将训练后的所述电缆破损预测模型传输至所述图像分析单元，其中，所述电缆破损预测模型包括空间注意力模块、通道注意力模块和数据融合模块，所述对所述电缆破损预测模型进行训练包括：
获取电缆损坏图像数据集，将所述电缆损坏图像数据集分别输入所述空间注意力模块和所述通道注意力模块中，得到空间注意力层特征和通道注意力层特征，将所述空间注意力层特征和所述通道注意力层特征输入所述数据融合模块进行融合处理，得到预测结果，根据所述预测结果和所述电缆损坏图像数据集对所述电缆破损预测模型进行调优，得到训练后的所述电缆破损预测模型；
所述图像分析单元用于根据所述电缆破损预测模型对所述图像信息进行预测，当所述预测结果显示为电缆破损，则生成所述损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块。
具体地，获取电缆损坏图像数据集，将电缆损坏图像数据集拆分为训练集和测试集，将测试集输入至电缆破损预测模型，电缆破损预测模型包括空间注意力模块、通道注意力模块和数据融合模块，测试集分别输入空间注意力模块和通道注意力模块，进行提取注意力层特征，可以理解为提取损坏部分的图像信息，再将二者的输出的空间注意力层特征和通道注意力层特征输入至数据融合模块，输出预测结果；将测试集输入电缆破损预测模型，根据预测结果（电缆是否存在破损）和电缆损坏图像数据集中的实际电缆破损状态，通过交叉熵损失函数进行损失计算，并反向传播进行参数调优，将调优后的电缆破损预测模型作为最终预测模型，即训练后的电缆破损预测模型。本实施例的电缆破损预测模型将图像信息进行两层特征提取，并将侧重点不同的特征进行融合，使得其在图像预测上检测质量更高，预测结果更加的准确，充分发挥各模块的优势，同时，数据融合模块不是将二者的特征简单的相加，而是进行融合，不易造成特征混淆。
具体地，本实施例中的图像采集单元、预测模型单元和图像分析单元通过对电力电缆的图像进行采集和分析，进而判断其是否存在破损等损坏情况，从而生成损坏预警信号，及时进行维修，避免发生重大事故，造成经济损失。
可选地，所述数据处理模块包括数据梳理单元，
所述数据梳理单元用于将所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号进行数据储存和梳理生成运行状态数据，其中，将所述声波特征信息所携带的位置信息进行标注，以便于所述全景显示模块进行电缆位置显示；将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号与基础数据进行拆分；将所述电力数据中的电压数据和携带的位置标注信息梳理。
具体地，本实施例通过对前期采集到的数据进行梳理，便于后续检验和显示，相当于对数据的预处理，大大节约了后续数据处理与分析的时间，同时，可应用多线池的并行处理，进一步提升处理速度，由此提高报警速度，加快维修安排速度，同时，可以理解的是，本实施例中的声波特征信息、温度预警信号、电力数据和损坏预警信号为围绕电缆监测的四个方面采集的数据，只要任一数据发生告警，都会进行显示与提示，并根据具体告警类型进行维修。
可选地，所述数据处理模块还包括数据检验单元，
所述数据检验单元用于对所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的基础数据进行检验，判断所述温度预警信号和所述损坏预警信号是否准确，当所述温度预警信号和所述损坏预警信号准确时，将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号传输至所述全景显示模块。
具体地，通过本实施例的二次检验，筛查出误检的信息，相较于现有技术中的监测，避免维修人员空跑，解决了维修安排时间的问题，使得真正需要维修的电缆能够尽快得到维修，提升故障判断准确率的同时，提高维修效率，例如，当温度预警信号经二次检验，确定其为正确的温度预警信号，则根据温度预警信号中携带的位置信息，布置维修任务，并将相关信息和位置发送至维修中心或维修人员的手机，可以理解的是，任务发送和接收的载体不作限制，根据实际运行过程中的实际情况而设定，灵活运用。
可选地，所述数据处理模块还包括数据模型构建单元，
所述数据模型构建单元用于为所述数据检验单元提供指标体系模型和预测检验模型，以辅助所述数据处理模块对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，其中，所述指标体系模型用于根据所述温度预警信号中的基础数据生成预设温差阈值，以辅助所述数据检验单元对所述温度预警信号进行检验判断，所述预测检验模型用于对所述损坏预警信号中的基础数据进行预测，生成预测结果判断所述地上电力电缆是否破损，以辅助所述数据检验单元对所述损坏预警信号进行检验判断。
具体地，本实施例中的数据模型构建单元通过提供指标体系模型和预测检验模型，辅助数据检验单元进行二次检验，通过模型的演算，使得检验结果更加准确，同时，指标体系模型和预测检验模型都在使用前进行训练，精度更高，降低误检率。
可选地，所述全景显示模块包括数字转化单元和三维显示单元，
所述数字转化单元用于将所述运行状态数据进行数字化处理，生成运行图扑，传输至所述三维显示单元；
所述三维显示单元用于根据所述运行图扑生成三维视图进行全景显示，其中，所述全景显示模块接收的所有预警信号通过所述三维显示单元进行弹窗显示。
具体地，本实施例可使得电缆信息可视化，例如，当使用电脑屏幕进行显示时，通过鼠标对想要查看的电缆信息位置信息点击，进而该画面除了显示其监控画面外，还显示该电缆基础信息，以及维修信息，当有故障发生时，弹窗出故障信息，结合电缆基础信息和维修信息，便于维修人员进行维修，同时，本实施例还可将维修信息进行发送至维修人员的手机，方便维修人员查看，当维修人员到达维修地点后，可登录本实施例的系统，查看相关信息，从而实现辅助维修的功能。
和上述一种城市电缆的数字孪生全景管控系统相对应，本发明实施例还提供了一种城市电缆的数字孪生全景管控方法，结合图2所示，包括：
步骤110，接收地下电力电缆的声波信息，并将所述声波信息进行滤波处理生成声波特征信息；
步骤120，监测地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号；
步骤130，监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据；
步骤140，对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号；
步骤150，根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，生成运行状态数据；
步骤160，对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
本发明所述的一种城市电缆的数字孪生全景管控方法与所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，包括声波监测模块、温度监测模块、电路监测模块、视频监测模块、数据处理模块和全景显示模块；
所述声波监测模块用于接收地下电力电缆四周的声波信息，并将所述声波信息进行处理生成声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块；
所述温度监测模块用于监测地上电力电缆和所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块；
所述电路监测模块用于监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据，将所述电力数据传输至所述数据处理模块；
所述视频监测模块用于对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的运行状态进行分析处理，生成运行状态数据，传输至所述全景显示模块；
所述全景显示模块用于对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
2.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述声波监测模块包括收音单元和声波处理单元，
所述收音单元用于在所述地下电力电缆采集声波，生成所述声波信息，将所述声波信息传输至所述声波处理单元；
所述声波处理单元用于对所述声波信息的声波频率进行提取，当所述声波频率大于预设声波频率时，生成所述声波特征信息，将所述声波特征信息传输至所述数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述温度监测模块包括温度采集单元和温度监测评价单元，
所述温度采集单元用于采集所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的温度，生成所述温度信息传输至所述温度监测评价单元；
所述温度监测评价单元用于根据所述地上电力电缆和所述地下电力电缆在预设时间范围内各时间点的所述温度信息生成所述温度信息集合，基于历史温度信息集合对所述温度信息集合进行监测评价，当所述温度信息集合的平均温度高于所述历史温度信息集合的平均温度，且差值大于预设温差阈值时，根据所述监测评价结果生成温度预警信号，将所述温度预警信号传输至所述数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述电路监测模块包括回路监测单元和预警报告单元，
所述回路监测单元用于检测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的电路电压信号，当所述电路电压信号发生改变，且大于预设变化范围时，生成所述电力数据和预警信号，将所述电力数据传输至所述数据处理模块，将所述预警信号传输至所述预警报告单元；
所述预警报告单元用于发出警报信号，以提示所述地上电力电缆或所述地下电力电缆发生损坏。
5.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述视频监测模块包括图像采集单元、预测模型单元和图像分析单元，
所述图像采集单元用于对所述地上电力电缆进行图像采集，生成所述图像信息，将所述图像信息传输至所述图像分析单元；
所述预测模型单元用于构建电缆破损预测模型，对所述电缆破损预测模型进行训练，将训练后的所述电缆破损预测模型传输至所述图像分析单元，其中，所述电缆破损预测模型包括空间注意力模块、通道注意力模块和数据融合模块，所述对所述电缆破损预测模型进行训练包括：
获取电缆损坏图像数据集，将所述电缆损坏图像数据集分别输入所述空间注意力模块和所述通道注意力模块中，得到空间注意力层特征和通道注意力层特征，将所述空间注意力层特征和所述通道注意力层特征输入所述数据融合模块进行融合处理，得到预测结果，根据所述预测结果和所述电缆损坏图像数据集对所述电缆破损预测模型进行调优，得到训练后的所述电缆破损预测模型；
所述图像分析单元用于根据所述电缆破损预测模型对所述图像信息进行预测，当所述预测结果显示为电缆破损，则生成所述损坏预警信号，将所述损坏预警信号传输至所述数据处理模块。
6.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据梳理单元，
所述数据梳理单元用于将所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号进行数据储存和梳理生成运行状态数据，其中，将所述声波特征信息所携带的位置信息进行标注，以便于所述全景显示模块进行电缆位置显示；将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号与基础数据进行拆分；将所述电力数据中的电压数据和携带的位置标注信息梳理。
7.根据权利要求6所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括数据检验单元，
所述数据检验单元用于对所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的基础数据进行检验，判断所述温度预警信号和所述损坏预警信号是否准确，当所述温度预警信号和所述损坏预警信号准确时，将所述温度预警信号和所述损坏预警信号中的预警信号传输至所述全景显示模块。
8.根据权利要求7所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括数据模型构建单元，
所述数据模型构建单元用于为所述数据检验单元提供指标体系模型和预测检验模型，以辅助所述数据处理模块对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，其中，所述指标体系模型用于根据所述温度预警信号中的基础数据生成预设温差阈值，以辅助所述数据检验单元对所述温度预警信号进行检验判断，所述预测检验模型用于对所述损坏预警信号中的基础数据进行预测，生成预测结果判断所述地上电力电缆是否破损，以辅助所述数据检验单元对所述损坏预警信号进行检验判断。
9.根据权利要求1所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，所述全景显示模块包括数字转化单元和三维显示单元，
所述数字转化单元用于将所述运行状态数据进行数字化处理，生成运行图扑，传输至所述三维显示单元；
所述三维显示单元用于根据所述运行图扑生成三维视图进行全景显示，其中，所述全景显示模块接收的所有预警信号通过所述三维显示单元进行弹窗显示。
10.一种城市电缆的数字孪生全景管控方法，基于如权利要求1至9任一项所述的城市电缆的数字孪生全景管控系统，其特征在于，包括：
接收地下电力电缆的声波信息，并将所述声波信息进行滤波处理生成声波特征信息；
监测地上电力电缆和/或所述地下电力电缆的温度信息，生成温度信息集合，对所述温度信息集合进行监测评价，根据监测评价结果生成温度预警信号；
监测所述地上电力电缆和所述地下电力电缆的回路信息，对所述回路信息进行数据处理得到电力数据；
对所述地上电力电缆进行视频监测，得到图像信息，根据所述图像信息生成损坏预警信号；
根据所述声波特征信息、所述温度预警信号、所述电力数据和所述损坏预警信号，对所述地上电力电缆和所述地下电力电缆运行状态进行分析处理，生成运行状态数据；
对所述运行状态数据进行数字化处理，将处理后的运行状态数据进行三维全景显示。
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