一种基于光栅光纤的电缆监测系统

技术领域

本发明涉及电缆安全监控技术领域，尤其涉及一种基于光栅光纤的电缆监测系统。

背景技术

随着现代化的城市建设对电力输送提出了更高的要求，电力电缆的使用量急剧上升，如何采用有效的方式监测电缆在工作和运行过程中的温度变化状况，是保障电力系统安全的重要问题。

中国专利公开号：CN116106679A公开了一种高压电缆在线监测系统，该系统包括：数据获取模块，配置为获取各个传感器采集的电缆监控参数；数据筛选模块，配置为对所述电缆监控参数进行有效性分析以及冗余数据滤除得到待识别数据，所述有效性分析包括误差数据的滤除处理，所述冗余数据滤除包括对识别出的冗余数据进行滤除；数据识别模块，配置为通过设置的故障识别模型对所述待识别数据进行识别。

当前电缆安全监测系统多通过电力数据进行监测，对于电缆受外力破坏造成的电缆问题监测的不够及时。

发明内容

为此，本发明提供一种基于光栅光纤的电缆监测系统，用以克服现有技术中当前电缆安全监测系统多通过电力数据进行监测，对于电缆受外力破坏造成的电缆问题监测的不够及时的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于光栅光纤的电缆监测系统，包括，

信息检测集成模块，用于检测电缆的各项数据信息；

数据接收单元，其与所述信息检测集成模块相连，用以接收所述信息检测集成模块检测的各项数据；

数据处理模块，用于将所述信息检测集成模块获取的各项数据信息进行整合分析，确定电缆状态；

数据分配单元，其与所述数据接收单元和所述数据处理模块分别相连，用以将所述数据接收单元接收到的数据分配至所述数据处理模块的内部的设置的数据处理单元，以完成对数据的分析与整合；

数据显示模块，其与所述数据处理模块相连，能够对所述数据处理模块的数据分析结果进行显示。

进一步地，所述信息检测集成模块，包括，

应力采集单元，其包括若干设置在不同位置的应力采集传感器，用于采集电缆不同位置的应力信息；

振动采集单元，其包括若干设置在不同位置的振动采集传感器，用于采集电缆不同位置的振动信息；

温度采集单元，其包括若干设置在不同位置的温度采集传感器，用于采集电缆不同位置的温度信息。

进一步地，所述数据处理模块，包括，

应力数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的应力数据进行分析；

振动数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的振动数据进行分析；

温度数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的温度数据进行分析；

二级分析处理单元，用于将经过所述应力数据处理单元、所述振动数据处理单元、所述温度数据处理单元进行处理的数据进行整合，综合分析电缆状态。

进一步地，所述数据处理模块对各所述应力采集传感器进行编号，分别记为第一应力采集传感器A1，第二应力采集传感器A2，...,第n应力采集传感器An；

所述数据处理模块对各所述振动采集传感器进行编号，分别记为第一振动采集传感器B1，第二振动采集传感器B2，...,第m振动采集传感器Bm；

所述数据处理模块对各所述温度采集传感器进行编号，分别记为第一温度采集传感器C1，第二温度采集传感器C2，...,第p温度采集传感器Cp；

所述数据接收单元对各所述应力采集传感器、各所述振动采集传感器、各所述温度采集传感器采集的数据信息进行标号，其中，第i应力采集传感器Ai采集的应力数据记为Di，第j振动采集传感器Bj采集的振动数据记为Ej，第k温度采集传感器Ck采集的温度数据记为Hk，i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，m，k＝1，2，...，p；

所述数据分配单元将各采集传感器采集的数据分配至对应的数据处理单元，所述数据处理模块对其内各处理单元的处理结果进行整合，并将整合后的结果通过所述数据显示模块进行输出。

进一步地，对于应力数据Di，所述应力数据处理单元对其进行分析，所述应力数据处理单元内设置有第i应力采集传感器的标准数据区间L0i，L0i＝[L1i,L2i],其中，L1i为第i应力采集传感器对应的标准数据最小值，L2i为第i应力采集传感器对应的标准数据最大值；

若应力数据Di在标准数据区间L0i中，判定第i应力采集传感器采集的数据合格；

若应力数据Di不在标准数据区间L0i中，判定第i应力采集传感器采集的数据不合格；

对于振动数据Ej，所述振动数据处理单元对其进行分析，所述振动数据处理单元内设置有第j振动采集传感器的标准数据区间Q0j，Q0j＝[Q1j,Q2j],其中，Q1j为第j振动采集传感器对应的标准数据最小值，Q2j为第j振动采集传感器对应的标准数据最大值；

若振动数据Ej在标准数据区间Q0j中，判定第j振动采集传感器采集的数据合格；

若振动数据Ej不在标准数据区间Q0j中，判定第j振动采集传感器采集的数据不合格；

对于温度数据Hk，所述温度数据处理单元对其进行分析，所述温度数据处理单元内设置有第k温度采集传感器的标准数据区间R0k，R0k＝[R1k,R2k],其中，R1k为第k温度采集传感器对应的标准数据最小值，R2k为第k温度采集传感器对应的标准数据最大值；

若温度数据Hk在标准数据区间R0k中，判定第k温度采集传感器采集的数据合格；

若温度数据Hk不在标准数据区间R0k中，判定第k温度采集传感器采集的数据不合格。进一步地，所述应力数据处理单元对所有应力数据进行整合分析，计算电缆应力评分F01，

若

若

β1的数值与判定的采集数据不合格的应力采集传感器的数量相关，数量越大β1的数值越大。

进一步地，所述振动数据处理单元对所有振动数据进行整合分析，计算电缆振动评分F02，

若

若

β2的数值与判定的采集数据不合格的振动采集传感器的数量相关，数量越大β2的数值越大。

进一步地，所述温度数据处理单元对所有温度数据进行整合分析，计算电缆温度评分F03，

若

若

β3的数值与判定的采集数据不合格的温度采集传感器的数量相关，数量越大β3的数值越大。

进一步地，所述二级分析处理单元，将电缆应力评分F01，电缆振动评分F02，电缆温度评分F03进行整合，计算电缆状态评分Fz，设定，Fz＝F01×y1+F02×y2+F03×y3,其中，y1为电缆状态评分第一计算补偿值，y2为电缆状态评分第二计算补偿值，y3为电缆状态评分第三计算补偿值；

y1的数值与电缆应力评分F01的数值正相关；

y2的数值与电缆振动评分F02的数值正相关；

y3的数值与电缆温度评分F03的数值正相关。

进一步地，所述数据处理模块内设置有第一预设标准状态评分Fz1，第二预设标准状态评分Fz2，将电缆状态评分Fz与第一预设标准状态评分Fz1，第二预设标准状态评分Fz2进行对比，

若Fz≤Fz1，所述数据处理模块判定监控的电缆为第一状态；

若Fz1＜Fz≤Fz2，所述数据处理模块判定监控的电缆为第二状态；

若Fz＞Fz2，所述数据处理模块判定监控的电缆为第三状态；

其中，第一状态为安全状态，第二状态为重点监控状态，第三状态为危险状态；

所述数据处理模块将判定的电缆状态传递至所述数据显示模块，所述数据显示模块对判定结果进行显示，同时显示被判定为不合格数据的传感器的编号，与各类不合格数据的数量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明针对电缆外力破坏事前预警难的问题，应用新型大容量长距离光纤光栅传感阵列技术，研制相应的传感光缆和分布式温度振动探测主机，利用分布式连续光纤光栅技术对管廊及高压电缆实现长距离、高精度温度感知与定位，提前预知电缆及关键接头温度；利用振动探测技术，获取管廊外力破坏的振动信息，对外界信号识别，通过预警信息，防止因施工等外力对管廊内设施的破坏，实现复杂环境强干扰下电缆外破风险的有效预警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为实施例中基于光栅光纤的电缆监测系统的结构示意图；

图2为实施例中信息检测集成模块的结构示意图；

图3为实施例中数据处理模块的结构示意图。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图3所示，图1为实施例中基于光栅光纤的电缆监测系统的结构示意图；图2为实施例中信息检测集成模块的结构示意图；图3为实施例中数据处理模块的结构示意图。

本发明实施例提供一种基于光栅光纤的电缆监测系统，包括，

信息检测集成模块，用于检测电缆的各项数据信息；

数据接收单元，其与所述信息检测集成模块相连，用以接收所述信息检测集成模块检测的各项数据；

数据处理模块，用于将所述信息检测集成模块获取的各项数据信息进行整合分析，确定电缆状态；

数据分配单元，其与所述数据接收单元和所述数据处理模块分别相连，用以将所述数据接收单元接收到的数据分配至所述数据处理模块的内部的设置的数据处理单元，以完成对数据的分析与整合；

数据显示模块，其与所述数据处理模块相连，能够对所述数据处理模块的数据分析结果进行显示。

在一实施例中，所述信息检测集成模块，包括，

应力采集单元，其包括若干设置在不同位置的应力采集传感器，用于采集电缆不同位置的应力信息；

振动采集单元，其包括若干设置在不同位置的振动采集传感器，用于采集电缆不同位置的振动信息；

温度采集单元，其包括若干设置在不同位置的温度采集传感器，用于采集电缆不同位置的温度信息。

由此可见，通过对电缆多个点位承受的应力，温度情况，振动情况进行检测能够整体反应电缆受环境的影响状态，能够及时对电缆受外力破坏造成的电缆问题进行监测。

在一实施例中，所述数据处理模块，包括，

应力数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的应力数据进行分析；

振动数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的振动数据进行分析；

温度数据处理单元，用于对所述信息检测集成模块采集的温度数据进行分析；

二级分析处理单元，用于将经过所述应力数据处理单元、所述振动数据处理单元、所述温度数据处理单元进行处理的数据进行整合，综合分析电缆状态。

由此可见，对于不同的数据通过单一的分析模块进行分析，保障了数据计算的准确性。

在一实施例中，所述数据处理模块对各所述应力采集传感器进行编号，分别记为第一应力采集传感器A1，第二应力采集传感器A2，...,第n应力采集传感器An，

所述数据处理模块对各所述振动采集传感器进行编号，分别记为第一振动采集传感器B1，第二振动采集传感器B2，...,第m振动采集传感器Bm，

所述数据处理模块对各所述温度采集传感器进行编号，分别记为第一温度采集传感器C1，第二温度采集传感器C2，...,第p温度采集传感器Cp，

所述数据接收单元对各所述应力采集传感器、各所述振动采集传感器、各所述温度采集传感器采集的数据信息进行标号，其中，第i应力采集传感器Ai采集的应力数据记为Di，第j振动采集传感器Bj采集的振动数据记为Ej，第k温度采集传感器Ck采集的温度数据记为Hk，i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，m，k＝1，2，...，p。

由此可见，通过对传感器进行编号，保障计算结果准确性。

所述数据分配单元将各采集传感器采集的数据分配至对应的数据处理单元，所述数据处理模块对其内各处理单元的处理结果进行整合，并将整合后的结果通过所述数据显示模块进行输出。

在一实施例中，对于应力数据Di，所述应力数据处理单元对其进行分析，所述应力数据处理单元内设置有第i应力采集传感器的标准数据区间L0i，L0i＝[L1i,L2i],其中，L1i为第i应力采集传感器对应的标准数据最小值，L2i为第i应力采集传感器对应的标准数据最大值；

若应力数据Di在标准数据区间L0i中，判定第i应力采集传感器采集的数据合格；

若应力数据Di不在标准数据区间L0i中，判定第i应力采集传感器采集的数据不合格。所述应力数据处理单元对所有应力数据进行整合分析，计算电缆应力评分F01，

若

若

β1的数值与判定的采集数据不合格的应力采集传感器的数量相关，数量越大β1的数值越大。

在一实施例中，对于振动数据Ej，所述振动数据处理单元对其进行分析，所述振动数据处理单元内设置有第j振动采集传感器的标准数据区间Q0j，Q0j＝[Q1j,Q2j],其中，Q1j为第j振动采集传感器对应的标准数据最小值，Q2j为第j振动采集传感器对应的标准数据最大值；

若振动数据Ej在标准数据区间Q0j中，判定第j振动采集传感器采集的数据合格；

若振动数据Ej不在标准数据区间Q0j中，判定第j振动采集传感器采集的数据不合格。所述振动数据处理单元对所有振动数据进行整合分析，计算电缆振动评分F02，

若

若

β2的数值与判定的采集数据不合格的振动采集传感器的数量相关，数量越大β2的数值越大。

在一实施例中，对于温度数据Hk，所述温度数据处理单元对其进行分析，所述温度数据处理单元内设置有第k温度采集传感器的标准数据区间R0k，R0k＝[R1k,R2k],其中，R1k为第k温度采集传感器对应的标准数据最小值，R2k为第k温度采集传感器对应的标准数据最大值；

若温度数据Hk在标准数据区间R0k中，判定第k温度采集传感器采集的数据合格；

若温度数据Hk不在标准数据区间R0k中，判定第k温度采集传感器采集的数据不合格。所述温度数据处理单元对所有温度数据进行整合分析，计算电缆温度评分F03，

若

若

β3的数值与判定的采集数据不合格的温度采集传感器的数量相关，数量越大β3的数值越大。

在一实施例中，所述二级分析处理单元，将电缆应力评分F01，电缆振动评分F02，电缆温度评分F03进行整合，计算电缆状态评分Fz，设定，Fz＝F01×y1+F02×y2+F03×y3,其中，y1为电缆状态评分第一计算补偿值，y2为电缆状态评分第二计算补偿值，y3为电缆状态评分第三计算补偿值；

y1的数值与电缆应力评分F01的数值正相关；

y2的数值与电缆振动评分F02的数值正相关；

y3的数值与电缆温度评分F03的数值正相关。

所述数据处理模块内设置有第一预设标准状态评分Fz1，第二预设标准状态评分Fz2，将电缆状态评分Fz与第一预设标准状态评分Fz1，第二预设标准状态评分Fz2进行对比，

若Fz≤Fz1，所述数据处理模块判定监控的电缆为第一状态；

若Fz1＜Fz≤Fz2，所述数据处理模块判定监控的电缆为第二状态；

若Fz＞Fz2，所述数据处理模块判定监控的电缆为第三状态。

其中，第一状态为安全状态，第二状态为重点监控状态，第三状态为危险状态。

所述数据处理模块将判定的电缆状态传递至所述数据显示模块，所述数据显示模块对判定结果进行显示，同时显示被判定为不合格数据的传感器的编号，与各类不合格数据的数量。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。