一种电缆防外破联动预警系统和方法与流程

1.本发明涉及电缆防外破技术领域，尤其涉及一种电缆防外破联动预警系统和方法。


背景技术：

2.随着城市中心区电缆化率日益提高和新基建的加速推进实施，地下管线错综复杂，直埋类高压电缆运行环境日益恶劣，遭受外力破坏的风险日益增加，外力破坏是造成电缆故障的主要原因，因此，必须采取行之有效的防外力破坏措施。
3.由于城市建设和改造的各项施工项目来源广、类别多，其中，市政建设相关信息和大型施工项目可从相关渠道获悉，而零散的、小型的工程信息则很难收集齐全，施工方一般不会主动与电缆运维单位进行对接，因而电力公司无法在施工前对其进行施工交底，施工单位在不清楚地下高压电缆走向和埋深的情况下盲目开展施工作业，导致电缆外破事件不易被杜绝。因而，需要主动对地埋电缆进行防外破监测。现有的地埋电缆防外破监测方式是通过同沟振动监测的方式进行外破振动源定位和施工类型鉴别，虽然可取得一定的成效，但是无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种电缆防外破联动预警系统和预警方法，用于解决现有的电缆防外破监测方式无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高的技术问题。
5.有鉴于此，本发明提供了一种电缆防外破联动预警系统，包括外破振动监测单元、图像视频监测单元和联动分析处理单元；
6.外破振动监测单元用于实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离；
7.图像视频监测单元用于在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；
8.联动分析处理单元用于在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像；
9.联动分析处理单元还用于对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。
10.可选地，还包括安装在施工装置上的高精度定位单元；
11.高精度定位单元与联动分析处理单元连接；
12.联动分析处理单元还用于在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，并根据地理电子围栏实时获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外
力破坏的威胁，并根据施工装置的位置对外破点的定位距离进行校核。
13.可选地，外破振动监测单元还用于：
14.根据电缆走廊沿线的振动传感波形提取振动传感波形的时频域信息并计算光传感振动定位信息，根据振动传感波形的时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别。
15.可选地，联动分析处理单元根据施工告警信息和施工类型信息确定告警级别，告警级别包括：紧急级别、重大级别和一般级别；
16.若告警级别为紧急级别，则立刻短信通知预置的运维人员；
17.若告警级别为重大级别，则在后台电子地图弹出告警信息；
18.若告警级别为一般级别，则仅作为提示保留。
19.可选地，图像视频监测单元为立杆式ai智能视频监测装置。
20.可选地，外破振动监测单元为光缆振动监测装置。
21.可选地，高精度定位单元为北斗高精度定位装置。
22.本发明第二方面提供了一种电缆防外破联动预警方法，包括以下步骤：
23.s1、外破振动监测单元实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离；
24.s2、图像视频监测单元在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；
25.s3、联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像；
26.s4、联动分析处理单元对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。
27.可选地，步骤s3还包括：
28.联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据安装在施工装置上的北斗高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，并根据地理电子围栏实时获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外力破坏的威胁和外破点位置进行校核。
29.可选地，步骤s1还包括：
30.外破振动监测单元根据电缆走廊沿线的振动传感波形提取振动传感波形的时频域信息并计算光传感振动定位信息，根据振动传感波形的时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别。
31.从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
32.本发明提供了一种电缆防外破联动预警系统，一方面通过外破振动监测单元实时监测电缆走廊沿线的振动传感波形，对波形进行分析处理，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离，另一方面通过图像视频监测单元主动轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，且在联动分析处理单元接收到外破振动监测单元的施工告警时联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像，通过联动分析处理单元对
施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息，实现了施工现场可视化和施工类型以及施工位置的校核，解决了现有的电缆防外破监测方式无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高的技术问题。
附图说明
33.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.图1为本发明实施例中提供的一种电缆防外破联动预警系统的结构示意图；
35.图2为本发明实施例中提供的一种电缆防外破联动预警方法的一个流程示意图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种电缆防外破联动预警系统的实施例，包括外破振动监测单元、图像视频监测单元和联动分析处理单元；
38.外破振动监测单元用于实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离；
39.图像视频监测单元用于在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；
40.联动分析处理单元用于在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像；
41.联动分析处理单元还用于对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。
42.需要说明的是，外破振动监测单为光缆振动监测装置，外破振动监测单元获取电缆走廊沿线的振动传感波形，通过瑞利散射原理结合深度学习算法模型进行波形解析和识别，判断施工类型，再根据电缆路径的标准振动源的路由标定，判断外破点(即施工位置)的定位距离，作为联动系统的基础判断依据。施工类型包括大型机械施工和小型机械施工等，大型机械施工如破碎机机械施工等，小型机械施工如小型风镐施工等。图像视频监测单元可选为立杆式ai智能视频监测装置。图像视频监测单元在与联动分析处理单元建立网络连接后即进入正常工作模式，间隔预设时间轮巡一次，实时将拍摄图像传回给联动分析处理单元，联动分析处理单元实时运行图像识别算法，对图像进行外破识别，判断是否存在外破行为，即是否存在施工告警和施工类型(即此时的施工类型是根据图像识别得到的结果)。
施工图像携带时间信息，可用于确定施工时间。联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像，对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息，若不一致，则需要进行二次校核来确认现场施工类型。根据外破点的定位距离可确定施工位置，根据施工位置判断外破的威胁性进行预警。
43.在一个实施例中，还包括安装在施工装置上的高精度定位单元，高精度定位单元可选为北斗高精度定位装置，高精度定位单元在与联动分析处理单元建立网络连接后即进入正常工作模式，实时展示施工装置的精准位置。联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，并根据地理电子围栏获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外力破坏的威胁，并根据施工装置的位置对外破点的定位距离进行校核，从而精准输出电缆是否遭受外力破坏威胁的结果。通过不同装置间独立监测结果的相互校核以及联动触发验证，提高了电缆通道外力破坏的识别准确率和发现及时率。
44.在一个实施例中，外破振动监测单元根据电缆走廊沿线的振动传感波形，基于分数阶傅里叶变换等算法提取振动传感波形的幅值、频率等时频域信息，计算光传感振动定位信息，根据时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别，因而在发生施工告警时，可根据对应的告警级别进行相应的告警显示。
45.在一个实施例中，联动分析处理单元根据施工告警信息和施工类型信息确定告警级别，告警级别包括：紧急级别、重大级别和一般级别，若告警级别为紧急级别，则立刻短信通知预置的运维人员，若告警级别为重大级别，则在后台电子地图弹出告警信息，若告警级别为一般级别，则仅作为提示保留。
46.本发明实施例提供的电缆防外破联动预警系统，一方面通过外破振动监测单元实时监测电缆走廊沿线的振动传感波形，对波形进行分析处理，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离，另一方面通过图像视频监测单元主动轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，且在联动分析处理单元接收到外破振动监测单元的施工告警时联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像，通过联动分析处理单元对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息，实现了施工现场可视化和施工类型以及施工位置的校核，解决了现有的电缆防外破监测方式无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高的技术问题。
47.为了便于理解，请参阅图2，本发明提供了一种电缆防外破联动预警方法，包括：
48.步骤101、外破振动监测单元实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离；
49.步骤102、图像视频监测单元在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；
50.步骤103、联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破
点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像。
51.步骤104、联动分析处理单元对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。
52.在一个实施例中，步骤103还包括：
53.联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据安装在施工装置上的高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，高精度定位单元可选为北斗高精度定位装置，并根据地理电子围栏实时获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外力破坏的威胁，并根据施工装置的位置对外破点的定位距离进行校核。
54.在一个实施例中，步骤101还包括：
55.外破振动监测单元根据电缆走廊沿线的振动传感波形提取振动传感波形的时频域信息并计算光传感振动定位信息，根据振动传感波形的时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别。
56.在一个实施例中，还包括：
57.105、联动分析处理单元根据施工告警信息和施工类型信息确定告警级别，告警级别包括：紧急级别、重大级别和一般级别；
58.若告警级别为紧急级别，则立刻短信通知预置的运维人员；
59.若告警级别为重大级别，则在后台电子地图弹出告警信息；
60.若告警级别为一般级别，则仅作为提示保留。
61.在一个实施例中，图像视频监测单元为立杆式ai智能视频监测装置。
62.本发明实施例提供的电缆防外破联动预警方法，一方面通过外破振动监测单元实时监测电缆走廊沿线的振动传感波形，对波形进行分析处理，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离，另一方面通过图像视频监测单元主动轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，且在联动分析处理单元接收到外破振动监测单元的施工告警时联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像，通过联动分析处理单元对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息，实现了施工现场可视化和施工类型以及施工位置的校核，解决了现有的电缆防外破监测方式无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高的技术问题。
63.本发明实施例提供的电缆防外破联动预警方法，用于在电缆防外破联动预警系统中执行，可取得与电缆防外破联动预警系统相同的技术效果，在此不在进行赘述。
64.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种电缆防外破联动预警系统，其特征在于，包括外破振动监测单元、图像视频监测单元和联动分析处理单元；外破振动监测单元用于实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离；图像视频监测单元用于在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；联动分析处理单元用于在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像；联动分析处理单元还用于对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。2.根据权利要求1所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，还包括安装在施工装置上的高精度定位单元；高精度定位单元与联动分析处理单元连接；联动分析处理单元还用于在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，并根据地理电子围栏实时获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外力破坏的威胁，并根据施工装置的位置对外破点的定位距离进行校核。3.根据权利要求1所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，外破振动监测单元还用于：根据电缆走廊沿线的振动传感波形提取振动传感波形的时频域信息并计算光传感振动定位信息，根据振动传感波形的时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别。4.根据权利要求1所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，联动分析处理单元根据施工告警信息和施工类型信息确定告警级别，告警级别包括：紧急级别、重大级别和一般级别；若告警级别为紧急级别，则立刻短信通知预置的运维人员；若告警级别为重大级别，则在后台电子地图弹出告警信息；若告警级别为一般级别，则仅作为提示保留。5.根据权利要求1所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，图像视频监测单元为立杆式ai智能视频监测装置。6.根据权利要求1所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，外破振动监测单元为光缆振动监测装置。7.根据权利要求2所述的电缆防外破联动预警系统，其特征在于，高精度定位单元为北斗高精度定位装置。8.一种电缆防外破联动预警方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、外破振动监测单元实时获取电缆走廊沿线的振动传感波形，根据振动传感波形解析和电缆路径的标准振动源的路由标定，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定
位距离；s2、图像视频监测单元在预设时间间隔内轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，向联动分析处理单元传送施工图像，施工图像携带时间信息；s3、联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据外破点的定位距离确定外破点位置，联动图像视频监测单元移动至外破点位置拍摄施工图像；s4、联动分析处理单元对施工图像进行图像识别，判断施工图像中的施工类型，若施工图像中的施工类型与外破振动监测单元判断的施工类型一致，则在后台电子地图显示外破点位置、施工告警信息和施工类型信息。9.根据权利要求8所述的电缆防外破联动预警方法，其特征在于，步骤s3还包括：联动分析处理单元在接收到外破振动监测单元的施工告警时，根据安装在施工装置上的北斗高精度定位单元的定位信息获取施工装置的位置，并根据地理电子围栏实时获取施工装置距电缆的垂直距离，根据施工装置的位置和施工装置距电缆的垂直距离，对电缆是否存在遭受外力破坏的威胁和外破点位置进行校核。10.根据权利要求8所述的电缆防外破联动预警方法，其特征在于，步骤s1还包括：外破振动监测单元根据电缆走廊沿线的振动传感波形提取振动传感波形的时频域信息并计算光传感振动定位信息，根据振动传感波形的时频域信息和光传感振动定位信息对电缆上方机械短时相交、施工机械距离电缆的不同距离，设定对应的告警级别。

技术总结
本发明公开了一种电缆防外破联动预警系统和方法，系统包括外破振动监测单元、图像视频监测单元和联动分析处理单元，外破振动监测单元实时监测电缆走廊沿线的振动传感波形，对波形进行分析处理，判断是否发生施工告警、施工类型和外破点的定位距离，另一方面通过图像视频监测单元主动轮巡电缆走廊施工区域，拍摄电缆走廊施工区域的施工图像，且在联动分析处理单元接收到外破振动监测单元的施工告警时联动图像视频监测单元和安装在施工装置上的高精度定位单元对施工现场进行校核，解决了现有的电缆防外破监测方式无法实现施工现场可视化和施工位置的校核，可靠性不高的技术问题。题。题。


技术研发人员：徐涛 祁宏昌 张滔 张耿斌
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8