CN117169658B - 一种光电混合缆监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光电混合缆监测方法,涉及电缆监测技术领域,包括以下步骤:获取光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合;根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间;根据光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间和实际运行温度,将光电混合缆中当前时刻的实际运行温度不属于理想运行温度区间的线缆段作为异常运行线缆段,并获取异常运行线缆段的运行位置。该光电混合缆监测方法通过判断光电混合缆的实际运行温度是否属于理想运行温度区间即可确定光电混合缆的运行状态是否正常,为运维人员监测光电混合缆提供技术支持,保证光电混合缆正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电缆监测技术领域,具体而言,涉及一种光电混合缆监测方法。
背景技术
光电混合缆在宽带接入网系统中作传输线,是一种新型的接入方式,它集光纤和输电铜线于一体,可以解决宽带接入、设备用电和信号传输等问题。而电缆温度是决定电缆使用寿命的重要参数,当电缆的运行温度超过特定值时,将导致电缆老化加速,严重时可能导致电缆热击穿,从而引发触电和火灾等事故。
因此,对电缆温度进行准确检测以使线芯温度不超过长期允许最高工作温度,不仅能确保电缆安全、稳定地运行,而且能提高电缆的容量利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电混合缆监测方法。
本发明的实施例通过以下技术方案实现:一种光电混合缆监测方法包括以下步骤:
获取光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合;
根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间;
获取光电混合缆当前时刻的实际运行温度,并根据光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间和实际运行温度,将光电混合缆中当前时刻的实际运行温度不属于理想运行温度区间的线缆段作为异常运行线缆段,并获取异常运行线缆段的运行位置。
进一步地,历史运行温度集合的获取方法具体为:利用布里渊光时域分析仪采集光电混合缆的频移量,并根据光电混合缆的频移量确定各个历史时刻的运行温度,生成历史运行温度集合。
进一步地,历史时刻的运行温度的计算公式为:
式中,表示光电混合缆的频移量,/>表示无应变温度时的频移量,/>表示光电混合缆的长度,/>表示历史时刻的环境温度。
进一步地,根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
根据光电混合缆的历史环境温度集合,对各个历史时刻的运行温度进行修正,得到各个历史时刻的修正运行温度;
根据各个历史时刻的修正运行温度,生成各个历史时刻的运行温度特征值;
将所有历史时刻作为横坐标,将各个历史时刻的运行温度特征值作为纵坐标,生成运行温度特征分布图;
根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,光电混合缆所处环境会对光电混合缆的运行温度产生影响,因此在预测当前时刻的理想运行温度时,应充分考虑历史时刻的环境温度给运行温度带来的偏差影响,对历史时刻的运行温度进行修正,得到历史时刻理想状态下的运行温度,即历史时刻的修正运行温度。另外,不直接采用历史时刻的运行温度来构建曲线图,而是采用修正运行温度的特征值来构建曲线图,因此该曲线图可以最大程度地表征修正运行温度的特征,丰富特征;另一方面,该曲线图可以最大程度地反映理想状态下的运行曲线。
进一步地,历史时刻的修正运行温度的计算公式为:
式中,表示第n个历史时刻的环境温度,/>表示当前时刻,/>表示光电混合缆绝缘带的半径,/>表示光电混合缆外护套的半径,/>表示布里渊光时域分析仪的损伤因子,/>表示光电混合缆的长度,/>表示光电混合缆的初始温度,/>表示环境的初始温度。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,利用布里渊光时域分析仪的损伤因子、环境初始温度、光电混合缆绝缘带的长度、光电混合缆绝缘带的长度的初始温度、绝缘带的半径以及外护套的半径来构建数学模型,对历史时刻的运行温度进行修正,充分考虑光电混合缆在运行过程中各类参数的变化对运行温度的影响,生成的修正运行温度可以保证后续步骤提取的特征值准确。
进一步地,历史时刻的运行温度特征值的计算公式为:
式中,表示极小值,/>表示历史时刻的修正运行温度,/>表示历史时刻的运行温度。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,将历史时刻的运行温度与修正运行温度的变化比例作为特征值,可以表征历史时刻中实际运行温度与修正运行温度(即无环境因素影响的理想运行温度)的差距,以此构建的运行温度特征分布图可以直观地体现历史时刻中环境因素对运行温度的影响,从而在预测理想运行温度时有效规避环境因素的影响。
进一步地,根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
计算运行温度特征分布图中所有切点对应的运行温度特征值的均值,作为第一更新温度权重;
计算运行温度特征分布图中运行温度特征值峰值与谷值之间的均值,作为第二更新温度权重;
计算所有历史时刻的修正运行温度的均值,作为更新运行温度;
计算光电混合缆的损耗因子;
根据第一更新温度权重、第二更新温度权重、更新运行温度和光电混合缆的损耗因子,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,在运行温度特征分布图中,切点处表示运行温度特征值出现较大变化,所以将所有切点对应的运行温度特征值均值作为第一更新温度权重;峰值和谷值处表示运行温度特征值的极点,可以表示运行温度出现最大变化和最小变化,所以将峰值和谷值对应的运行温度特征值均值作为第二更新温度权重;而所有历史时刻的修正运行温度均值可以较好地反映历史时刻中运行温度的集中趋势情况。光电混合缆由外护套、加强件、绝缘带和光纤等组成,因此这些部件在运行中的损耗会影响运行温度。将第一更新温度权重、第二更新温度权重和损耗因子作为影响理想温度区间的重要因素,生成理想温度区间。
进一步地,光电混合缆的损耗因子的计算公式为:
式中,表示光电混合缆绝缘带的等值热阻,/>表示光电混合缆外护套的等值热阻,/>表示光电混合缆加强件的等值热阻,/>表示光电混合缆绝缘带的损耗,/>表示光电混合缆外护套的损耗,/>表示光电混合缆加强件的损耗,/>表示光电混合缆的长度。
进一步地,光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间[A,B]的计算公式为:
式中,表示第一更新温度权重,/>表示第二更新温度权重,/>表示光电混合缆的损耗因子,/>表示更新运行温度。
进一步地,异常运行线缆段的运行位置的获取方法具体为:构建运行位置生成模型,生成异常运行线缆段的运行位置;其中,运行位置生成模型S的计算公式为:
式中,N表示光电混合缆的线缆段个数,E 0表示光电混合缆的电场强度,E n1表示第n个线缆段绝缘带的电场强度,E n2表示第n个线缆段外护套的电场强度,E n3表示第n个线缆段加强件的电场强度。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果:
(1)该光电混合缆监测方法利用布里渊光时域分析仪获取历史时刻的运行温度,其可以沿光分布的任一点来布设,可以精确采集运行温度;
(2)该光电混合缆监测方法对历史时刻的运行温度进行修正,既考虑光电混合缆的自身损耗,又考虑光电混合缆所处环境带来的影响,精准预测光电混合缆在当前时刻的理想运行温度区间;
(3)该光电混合缆监测方法通过判断光电混合缆的实际运行温度是否属于理想运行温度区间即可确定光电混合缆的运行状态是否正常,为运维人员监测光电混合缆提供技术支持,保证光电混合缆正常运行;
(3)该光电混合缆监测方法通过各个线缆段的电场强度可以获取异常线缆段的具体位置信息,该位置信息可以便于运维人员及时发现并处理异常线缆段,提高监测效率,准确定位。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光电混合缆监测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1所示,本发明提供了一种光电混合缆监测方法,包括以下步骤:
获取光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合;
根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间;
获取光电混合缆当前时刻的实际运行温度,并根据光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间和实际运行温度,将光电混合缆中当前时刻的实际运行温度不属于理想运行温度区间的线缆段作为异常运行线缆段,并获取异常运行线缆段的运行位置。
在本发明实施例中,历史运行温度集合的获取方法具体为:利用布里渊光时域分析仪采集光电混合缆的频移量,并根据光电混合缆的频移量确定各个历史时刻的运行温度,生成历史运行温度集合。
在本发明中,布里渊光时域分析仪直接以光缆作为传属器,可实现沿光分布任一点的温度和应变等物理参量信息的监测,利用了光纤中的布里渊散射光频率变化量与光纤轴向应变或环境温度之间的线性关系来实现传感。因此,光电混合缆的长度、频移量和环境温度通过线性关系,可以确定运行温度。
在本发明实施例中,历史时刻的运行温度的计算公式为:
式中,表示光电混合缆的频移量,/>表示无应变温度时的频移量,/>表示光电混合缆的长度,/>表示历史时刻的环境温度。
在本发明实施例中,根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
根据光电混合缆的历史环境温度集合,对各个历史时刻的运行温度进行修正,得到各个历史时刻的修正运行温度;
根据各个历史时刻的修正运行温度,生成各个历史时刻的运行温度特征值;
将所有历史时刻作为横坐标,将各个历史时刻的运行温度特征值作为纵坐标,生成运行温度特征分布图;
根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间。
在本发明中,光电混合缆所处环境会对光电混合缆的运行温度产生影响,因此在预测当前时刻的理想运行温度时,应充分考虑历史时刻的环境温度给运行温度带来的偏差影响,对历史时刻的运行温度进行修正,得到历史时刻理想状态下的运行温度,即历史时刻的修正运行温度。另外,不直接采用历史时刻的运行温度来构建曲线图,而是采用修正运行温度的特征值来构建曲线图,因此该曲线图可以最大程度地表征修正运行温度的特征,丰富特征;另一方面,该曲线图可以最大程度地反映理想状态下的运行曲线。
在本发明实施例中,历史时刻的修正运行温度的计算公式为:
式中,表示第n个历史时刻的环境温度,/>表示当前时刻,/>表示光电混合缆绝缘带的半径,/>表示光电混合缆外护套的半径,/>表示布里渊光时域分析仪的损伤因子,/>表示光电混合缆的长度,/>表示光电混合缆的初始温度,/>表示环境的初始温度。
在本发明中,利用布里渊光时域分析仪的损伤因子、环境初始温度、光电混合缆绝缘带的长度、光电混合缆绝缘带的长度的初始温度、绝缘带的半径以及外护套的半径来构建数学模型,对历史时刻的运行温度进行修正,充分考虑光电混合缆在运行过程中各类参数的变化对运行温度的影响,生成的修正运行温度可以保证后续步骤提取的特征值准确。
在本发明实施例中,历史时刻的运行温度特征值的计算公式为:
式中,表示极小值,/>表示历史时刻的修正运行温度,/>表示历史时刻的运行温度。
在本发明中,将历史时刻的运行温度与修正运行温度的变化比例作为特征值,可以表征历史时刻中实际运行温度与修正运行温度(即无环境因素影响的理想运行温度)的差距,以此构建的运行温度特征分布图可以直观地体现历史时刻中环境因素对运行温度的影响,从而在预测理想运行温度时有效规避环境因素的影响。
在本发明实施例中,根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
计算运行温度特征分布图中所有切点对应的运行温度特征值的均值,作为第一更新温度权重;
计算运行温度特征分布图中运行温度特征值峰值与谷值之间的均值,作为第二更新温度权重;
计算所有历史时刻的修正运行温度的均值,作为更新运行温度;
计算光电混合缆的损耗因子;
根据第一更新温度权重、第二更新温度权重、更新运行温度和光电混合缆的损耗因子,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间。
在本发明中,在运行温度特征分布图中,切点处表示运行温度特征值出现较大变化,所以将所有切点对应的运行温度特征值均值作为第一更新温度权重;峰值和谷值处表示运行温度特征值的极点,可以表示运行温度出现最大变化和最小变化,所以将峰值和谷值对应的运行温度特征值均值作为第二更新温度权重;而所有历史时刻的修正运行温度均值可以较好地反映历史时刻中运行温度的集中趋势情况。光电混合缆由外护套、加强件、绝缘带和光纤等组成,因此这些部件在运行中的损耗会影响运行温度。将第一更新温度权重、第二更新温度权重和损耗因子作为影响理想温度区间的重要因素,生成理想温度区间。
在本发明实施例中,光电混合缆的损耗因子的计算公式为:
式中,表示光电混合缆绝缘带的等值热阻,/>表示光电混合缆外护套的等值热阻,/>表示光电混合缆加强件的等值热阻,/>表示光电混合缆绝缘带的损耗,/>表示光电混合缆外护套的损耗,/>表示光电混合缆加强件的损耗,/>表示光电混合缆的长度。
在本发明实施例中,光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间[A,B]的计算公式为:
式中,表示第一更新温度权重,/>表示第二更新温度权重,/>表示光电混合缆的损耗因子,/>表示更新运行温度。
在本发明实施例中,异常运行线缆段的运行位置的获取方法具体为:构建运行位置生成模型,生成异常运行线缆段的运行位置;其中,运行位置生成模型S的计算公式为:
式中,N表示光电混合缆的线缆段个数,E 0表示光电混合缆的电场强度,E n1表示第n个线缆段绝缘带的电场强度,E n2表示第n个线缆段外护套的电场强度,E n3表示第n个线缆段加强件的电场强度。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种光电混合缆监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合;
根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间;
获取光电混合缆当前时刻的实际运行温度,并根据光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间和实际运行温度,将光电混合缆中当前时刻的实际运行温度不属于理想运行温度区间的线缆段作为异常运行线缆段,并获取异常运行线缆段的运行位置;
所述根据光电混合缆的历史运行温度集合和历史环境温度集合,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
根据光电混合缆的历史环境温度集合,对各个历史时刻的运行温度进行修正,得到各个历史时刻的修正运行温度;
根据各个历史时刻的修正运行温度,生成各个历史时刻的运行温度特征值;
将所有历史时刻作为横坐标,将各个历史时刻的运行温度特征值作为纵坐标,生成运行温度特征分布图;
根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间;
所述根据运行温度特征分布图,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间,包括以下子步骤:
计算运行温度特征分布图中所有切点对应的运行温度特征值的均值,作为第一更新温度权重;
计算运行温度特征分布图中运行温度特征值峰值与谷值之间的均值,作为第二更新温度权重;
计算所有历史时刻的修正运行温度的均值,作为更新运行温度;
计算光电混合缆的损耗因子;
根据第一更新温度权重、第二更新温度权重、更新运行温度和光电混合缆的损耗因子,确定光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间。
2.根据权利要求1所述的光电混合缆监测方法,其特征在于:所述历史运行温度集合的获取方法具体为:利用布里渊光时域分析仪采集光电混合缆的频移量,并根据光电混合缆的频移量确定各个历史时刻的运行温度,生成历史运行温度集合。
3.根据权利要求1所述的光电混合缆监测方法,其特征在于:所述历史时刻的运行温度特征值的计算公式为:
式中,表示极小值,/>表示历史时刻的修正运行温度,/>表示历史时刻的运行温度。
4.根据权利要求1所述的光电混合缆监测方法,其特征在于:所述光电混合缆的损耗因子的计算公式为:
式中,表示光电混合缆绝缘带的等值热阻,/>表示光电混合缆外护套的等值热阻,/>表示光电混合缆加强件的等值热阻,/>表示光电混合缆绝缘带的损耗,/>表示光电混合缆外护套的损耗,/>表示光电混合缆加强件的损耗,/>表示光电混合缆的长度。
5.根据权利要求1所述的光电混合缆监测方法,其特征在于:所述光电混合缆当前时刻的理想运行温度区间[A,B]的计算公式为:
式中,表示第一更新温度权重,/>表示第二更新温度权重,/>表示光电混合缆的损耗因子,/>表示更新运行温度。
6.根据权利要求1所述的光电混合缆监测方法,其特征在于:所述异常运行线缆段的运行位置的获取方法具体为:构建运行位置生成模型,生成异常运行线缆段的运行位置;其中,运行位置生成模型S的计算公式为:
式中,N表示光电混合缆的线缆段个数,E 0表示光电混合缆的电场强度,E n1表示第n个线缆段绝缘带的电场强度,E n2表示第n个线缆段外护套的电场强度,E n3表示第n个线缆段加强件的电场强度。
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