一种基于互联网的电缆桥架的监测系统及方法

技术领域

本发明涉及互联网智能控制技术领域，具体涉及一种基于互联网的电缆桥架的监测系统及方法。

背景技术

电缆桥架在石油、化工、轻工、电讯等方面应用广泛。它具有重量轻、载荷大、造型美观、结构简单、安装方便等优点。它既适用于动力电缆的安装，也适合于控制电缆的敷设。

现有的电缆桥架多采用挂装或吊装的方式安装在高处，通常采用人工测温或是在内部加装电子温控设备的方式实现电缆桥架内部温度的监控。

但往往电缆桥架内包含多条电缆，仅仅获取内部的温度并不能很好的展现各个电缆的实际运行状态，而人工测温效率又相对较低；同时在内部加装的测温电子元件同样会增加内部的散热压力，因此如何方便快捷的对电缆桥架内部的电缆进行温度监测是亟需解决的问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于互联网的电缆桥架的监测系统及方法，解决了现有的电缆桥架无法方便快捷的监测内部电缆的温度的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种基于互联网的电缆桥架的监测系统，包括：电缆桥架、电缆夹持装置、远程采集装置以及云端计算模块；

所述电缆桥架包括开设在底面的散热通孔，所述散热通孔沿每条电缆的方向等间距设置；

所述电缆夹持装置安装在散热通孔内，用于使相邻两个电缆夹持装置之间的电缆固定并拉直；

所述电缆夹持装置包括：

安装底座，所述安装底座开设有一对滑动槽，所述滑动槽滑动连接有用于夹持电缆的导热夹持件；

所述导热夹持件通过复位弹簧与滑动槽连接，所述导热夹持件的底部端面涂覆有热敏图形层，在导热夹持件温度超过变色阈值时显示预制热敏图形；

所述远程采集装置包括：

图像采集组件，用于在沿电缆桥架方向移动时，采集电缆桥架底部的可见光图像和散热通孔底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块；

驱动组件，用于在收到测温指令后，令图像采集组件沿电缆桥架方向移动；

所述云端计算模块用于基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端。

进一步的，所述散热通孔的间距为d=vmax*t

其中，vmax为图像采集组件的最大运动速度；

t

d

进一步的，所述导热夹持件包括外部的隔热层以及内部的导热层，所述热敏图形层与所述导热层连接。

进一步的，所述图像采集组件包括与电缆桥架内电缆数量对应的热红外-可见摄像单元。

第二方面，提供了一种上述所述的监测系统的监测方法，该方法包括：

S1、基于从远程管理端获取的测温指令，所述驱动组件令图像采集组件沿电缆桥架方向移动；

S2、图像采集组件移动时，所述远程采集装置的图像采集组件采集电缆桥架底部的可见光图像和散热通孔底部的热红外图像，并传输至云端的云端计算模块；

S3、所述云端计算模块基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端。

进一步的，所述云端计算模块基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，包括：

S31、通过网络实时获取可见光图像；

S32、按时间顺序识别每张可见光图像中的预制热敏图形；

当识别到一对预制热敏图形，则根据两个预制热敏图形的间距计算电缆直径Rr，并发送热红外图像采集开始指令；

S33、通过网络实时获取热红外图像；

S34、基于电缆直径Rr计算热红外图像中的电缆表面温度，并发送至远程管理端；

S35、当再次识别到一对预制热敏图形，发送热红外图像采集停止指令。

进一步的，所述基于从远程管理端获取的测温指令驱动组件令图像采集组件沿电缆桥架方向移动，包括：

S11、获取测温指令后，驱动组件以最大速度vmax令图像采集组件沿电缆桥架方向移动；

S12、当云端计算模块识别到一对预制热敏图形后，令图像采集组件间歇运动，使图像采集组件在运动至散热通孔下方后停留一定时间段；

S13、当云端计算模块再次识别到一对预制热敏图形后，继续以最大速度vmax令图像采集组件沿电缆桥架方向移动；

S14、重复S11~S13，直至到达整个电缆桥架的终点。

进一步的，所述基于电缆直径R计算热红外图像中的电缆表面温度，包括：

识别可见光图像中的散热通孔；

将可见光图像与热红外图像配准，得到热红外图像中的散热通孔区域；

基于散热通孔的长度Lr、电缆直径Rr、热红外图像中的散热通孔的长度Lp，计算热红外图像中的电缆直径Rp；

获取热红外图像中的散热通孔区域的中线的延长线，以热红外图像中的电缆直径Rp的一半为平移距离，向中线两侧平移，得到热红外图像中的电缆区域；

计算热红外图像中的电缆区域的最高温度和平均温度，作为电缆表面温度。

进一步的，所述基于电缆直径R计算热红外图像中的电缆表面温度，包括：

识别可见光图像中的散热通孔；

将可见光图像与热红外图像配准，得到热红外图像中的散热通孔区域；

基于散热通孔的长度Lr、电缆直径Rr、热红外图像中的散热通孔的长度Lp，计算热红外图像中的电缆直径Rp；

基于电缆桥架底面，以电缆桥架的方向为y轴，构建直角坐标轴；

获取生成热红外图像采集开始指令对应的可见光图像Ps以及生成热红外图像采集停止指令对应的可见光图像Pe；

基于可见光图像Ps中两个预制热敏图形的位置，计算两个预制热敏图形的中间点，作为第一电缆中间点Pms；

基于可见光图像Pe中两个预制热敏图形的位置，计算两个预制热敏图形的中间点，作为第二电缆中间点Pme；

基于第一电缆中间点Pms和第二电缆中间点Pme，构建电缆中间点函数F(x)=kx+b；

获取可见光图像Ps和可见光图像Pe之间的每个散热通孔下方的热红外图像；

基于散热通孔的间距d，得到每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm的y坐标，再根据电缆中间点函数F(x)，计算每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm的x坐标，得到每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm坐标；

以第三电缆中间点Pmm坐标为起点，将电缆中间点函数延长线向两侧平移，得到热红外图像中的电缆区域，且平移距离为热红外图像中的电缆直径Rp的一半，平移方向垂直于电缆中间点函数F(x)；

计算热红外图像中的电缆区域的最高温度和平均温度，作为电缆表面温度。

（三）有益效果

本发明通过等间距开设在电缆桥架底面的散热通孔，与安装在散热通孔内电缆夹持装置配合，使相邻两个电缆夹持装置之间的电缆固定并拉直，且导热夹持件的底部端面涂覆有热敏图形层，在导热夹持件温度超过变色阈值时显示预制热敏图形。在收到测温指令后，远程采集装置的图像采集组件沿电缆桥架方向移动，在沿电缆桥架方向移动时，采集电缆桥架底部的可见光图像和散热通孔底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块，云端计算模块基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端，最终基于互联网实现对电缆桥架的远程测温，无需人工到达现场，显著提升了效率，且整个远程采集装置位于电缆桥架外部，不会增加内部的散热压力。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，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的附图。

图1为本发明实施例中的电缆桥架的示意图；

图2为本发明实施例中的电缆夹持装置的示意图；

图3为本发明实施例中的电缆夹持装置的底面示意图；

图4为本发明实施例中的电缆夹持装置的内部结构示意图；

图5为本发明实施例中的远程采集装置示意图；

图6为本发明实施例中的电缆桥架、电缆夹持装置和远程采集装置的连接示意图；

图7为本发明实施例中的工作流程示意图；

图8为本发明实施例中的图像采集组件进行间歇运动的示意图；

图9为本发明实施例中的温度计算方法a的示意图；

图10为本发明实施例中的温度计算方法b中建立的坐标系示意图；

图11为本发明实施例中的温度计算方法b的示意图。

图中，电缆桥架1、电缆夹持装置2、远程采集装置3、云端计算模块4、散热通孔101、安装底座201、滑动槽202、导热夹持件203、热敏图形层204、复位弹簧205、图像采集组件301、驱动组件302。

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，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本申请实施例通过提供一种基于互联网的电缆桥架的监测系统及方法，解决了现有的电缆桥架无法方便快捷的监测内部电缆的温度的问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明中，远程管理端为安装有控制软件的智能终端，例如手机、电脑等设备，用户可根据需要手动发送测温指令，也可预设测温计划，定时发送测温指令，各个设备之间的远程连接采用低延迟、高带宽的5G移动网络进行数据传输。

实施例1

本发明实施例提出了一种基于互联网的电缆桥架的监测系统，硬件方面，包括：电缆桥架1、电缆夹持装置2、远程采集装置3以及云端计算模块4。

所述电缆桥架1包括开设在底面的散热通孔101，所述散热通孔101沿每条电缆的方向等间距设置。

所述电缆夹持装置2安装在散热通孔101内，用于使相邻两个电缆夹持装置2之间的电缆固定并拉直。

具体的，所述电缆夹持装置2包括：

安装底座201，所述安装底座201开设有一对滑动槽202所述滑动槽202滑动连接有用于夹持电缆的导热夹持件203。

所述导热夹持件203通过复位弹簧205与滑动槽202连接，所述导热夹持件203的底部端面涂覆有热敏图形层204，在导热夹持件203温度超过变色阈值时显示预制热敏图形；

所述远程采集装置3包括：

图像采集组件301，用于在沿电缆桥架1方向移动时，采集电缆桥架1底部的可见光图像和散热通孔101底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块4；

驱动组件302，用于在收到测温指令后，令图像采集组件301沿电缆桥架1方向移动；

所述云端计算模块4用于基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架1内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端。

本实施例的有益效果：

本发明实施例通过等间距开设在电缆桥架底面的散热通孔，与安装在散热通孔内电缆夹持装置配合，使相邻两个电缆夹持装置之间的电缆固定并拉直，且导热夹持件的底部端面涂覆有热敏图形层，在导热夹持件温度超过变色阈值时显示预制热敏图形。在收到测温指令后，远程采集装置的图像采集组件沿电缆桥架方向移动，在沿电缆桥架方向移动时，采集电缆桥架底部的可见光图像和散热通孔底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块，云端计算模块基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端，最终基于互联网实现对电缆桥架的远程测温，无需人工到达现场，显著提升了效率，且整个远程采集装置位于电缆桥架外部，不会增加内部的散热压力。

下面对本发明实施例的实现过程进行详细说明：

参见图1，所述电缆桥架1包括开设在底面的散热通孔101，通孔的纵向截面可设置为等腰梯形，以方便安装固定，所述散热通孔101沿每条电缆的方向等间距设置。

为了进一步保证远程采集装置3采集的统一性和准确性，所述散热通孔101的间距可基于如下公式设置：

d=vmax*t

其中，d表示散热通孔101的设置间距；

vmax为图像采集组件301的最大运动速度；

t

d

所述电缆夹持装置2安装在散热通孔101内，用于使相邻两个电缆夹持装置2之间的电缆固定并拉直。

具体使用时，可根据需要设定采样区间，每个采样区间的起点和终点各设置一个电缆夹持装置2，使远程采集装置3能够获取起点和终点之间的图像。

下面给出一种电缆夹持装置2的具体实现方式，参见图2~4，所述电缆夹持装置2包括：

安装底座201，所述安装底座201开设有一对滑动槽202所述滑动槽202滑动连接有导热夹持件203，使导热夹持件203可以在滑动槽202内滑动，所述导热夹持件203用于夹持电缆，其顶端靠近电缆的端面与电缆直径接触，保证温度顺利传导。

为了降低外部环境温度的影响，所述导热夹持件203可进一步设置为内外两层，包括外部的隔热层以及内部的导热层，所述热敏图形层204与所述导热层连接。

所述导热夹持件203通过复位弹簧205与滑动槽202连接，复位弹簧205在未夹持电缆时，令两个导热夹持件203相互靠近，保证其间距最小。所述导热夹持件203的底部端面涂覆有热敏图形层204，在导热夹持件203温度超过变色阈值时，热量传递至热敏图形层204，进而可显示预制热敏图形。

具体实施时，变色阈值应不低于40°，且小于电缆的正常状态下的工作温度，预制热敏图形可采用简单的几何形状即可，例如三角形，五边形等。

参见图5，所述远程采集装置3包括：

图像采集组件301，用于在沿电缆桥架1方向移动时，采集电缆桥架1底部的可见光图像和散热通孔101底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块4。

所述图像采集组件301在实施时，可令电缆桥架1内每个电缆均配置有专用的热红外-可见摄像单元。其视野范围能覆盖整个散热通孔101。

驱动组件302，用于在收到远端管理端发出的测温指令后，令图像采集组件301沿电缆桥架1方向移动。

所述云端计算模块4用于基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架1内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端。

最终，电缆桥架1、电缆夹持装置2、远程采集装置3的连接方式如图6所示。

而监测系统的工作流程如图7所示，包括：

S1、基于从远程管理端获取的测温指令，所述驱动组件302令图像采集组件301沿电缆桥架1方向移动。

为了提高数据采集的效率，可采用如S11~ S14的方法：

S11、获取测温指令后，驱动组件302以最大速度vmax令图像采集组件301沿电缆桥架1方向移动；

S12、当云端计算模块4识别到一对预制热敏图形后，令图像采集组件301如图8所示进行间歇运动，使图像采集组件301在运动至散热通孔101下方后停留一定时间段，用于拍摄散热通孔101底部的热红外图像。

图8中以采样区间内有两个散热通孔101为例，0~t1段表示输入延迟，t1~t2段表示从vmax减速至0的时间段，t2~t3为在第一个散热通孔101下方停留，并拍摄热红外图像的时间段，t3~t4表示从0加速至v1再减速至0的时间段，期间走过的路程应等于间距d，t4~t5为在第二个散热通孔101下方停留，并拍摄热红外图像的时间段，t6为到达采样区间终点的时刻。

S13、当云端计算模块4再次识别到一对预制热敏图形后，即到达采样终点，继续以最大速度vmax令图像采集组件301沿电缆桥架1方向移动，直至到达下一个采样区间。

S14、重复S11~S13，直至到达整个电缆桥架1的终点。

S2、图像采集组件301移动时，所述远程采集装置3的图像采集组件301采集电缆桥架1底部的可见光图像和散热通孔101底部的热红外图像，并传输至云端的云端计算模块4。

S3、所述云端计算模块4基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架1内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端。

为了提高数据获取和计算的效率，可采用如下方式控制热红外图像的采集，并计算电缆表面温度：

S31、通过网络实时获取可见光图像；

S32、按时间顺序识别每张可见光图像中的预制热敏图形；

当识别到一对预制热敏图形，表示到达采样区间的起点，则根据两个预制热敏图形的间距计算电缆直径Rr，并发送热红外图像采集开始指令；

S33、通过网络实时获取热红外图像；

S34、基于电缆直径Rr计算热红外图像中的电缆表面温度，并发送至远程管理端；

S35、当再次识别到一对预制热敏图形，表示到达采样区间的终点，发送热红外图像采集停止指令。

这样可使得远程采集装置3仅采集采样区间内的热红外图像，有效减少了数据量。

而对于基于电缆直径Rr计算热红外图像中的电缆表面温度的方法，主要需要考虑电缆在散热通孔101中的具体位置，具体获取方法本发明不做限制，下面仅给出如下ab两种方式举例说明。

通常情况下，电缆位于散热通孔101的中线处，为简化计算，可采用方法a，包括：

S341a、识别可见光图像中的散热通孔101；

S342a、将可见光图像与热红外图像配准，使可见光图像与热红外图的坐标统一，进而可得到热红外图像中的散热通孔101区域。

S343a、基于散热通孔101的长度Lr（即真实长度）、电缆直径Rr（即真实长度）、热红外图像中的散热通孔101的长度Lp，计算热红外图像中的电缆直径Rp；根据对应关系，其计算公式为：

Rp=Rr*Lp/Lr

S344a、如图9所示，获取热红外图像中的散热通孔101区域的中线的延长线，以热红外图像中的电缆直径Rp的一半为平移距离，向中线两侧平移，得到热红外图像中的电缆区域；

S345a、计算热红外图像中的电缆区域的最高温度和平均温度，作为电缆表面温度。

特殊情况下，电缆可能并非与电缆桥架1是平行，而是存在一定夹角，此时需要确定电缆与散热通孔101的相对位置，具体可采用方法b，包括：

S341b、识别可见光图像中的散热通孔101；

S342b、将可见光图像与热红外图像配准，得到热红外图像中的散热通孔101区域；

S343b、基于散热通孔101的长度Lr、电缆直径Rr、热红外图像中的散热通孔101的长度Lp，计算热红外图像中的电缆直径Rp；

S344b、如图10所示，基于电缆桥架1底面，以电缆桥架1的方向为y轴，构建直角坐标轴；

S345b、获取生成热红外图像采集开始指令对应的可见光图像Ps，即采样区间的起点的电缆夹持装置2底部图像，以及生成热红外图像采集停止指令对应的可见光图像Pe，即采样区间的终点的电缆夹持装置2底部图像；

S346b、如图11所示，基于可见光图像Ps中两个预制热敏图形的位置，计算两个预制热敏图形的中间点，作为第一电缆中间点Pms；

基于可见光图像Pe中两个预制热敏图形的位置，计算两个预制热敏图形的中间点，作为第二电缆中间点Pme；

S347b、基于第一电缆中间点Pms和第二电缆中间点Pme，构建电缆中间点函数F(x)=kx+b；k为斜率，b为截距；

S348b、获取可见光图像Ps和可见光图像Pe之间的每个散热通孔101下方的热红外图像；

S349b、基于散热通孔101的间距d，得到每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm的y坐标，再根据电缆中间点函数F(x)，计算每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm的x坐标，得到每个热红外图像中的第三电缆中间点Pmm坐标图中的Pmm1和Pmm2；

S3410b、以第三电缆中间点Pmm坐标为起点，将电缆中间点函数F(x)延长线向两侧平移，得到热红外图像中的电缆区域即图中Pmm所在的阴影区域，且平移距离为热红外图像中的电缆直径Rp的一半，平移方向垂直于电缆中间点函数F(x)；

S3411b、计算热红外图像中的电缆区域的最高温度和平均温度，作为电缆表面温度。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明通过等间距开设在电缆桥架底面的散热通孔，与安装在散热通孔内电缆夹持装置配合，使相邻两个电缆夹持装置之间的电缆固定并拉直，且能够方便的增加采样区间，适配不同的监测需求，且导热夹持件的底部端面涂覆有热敏图形层，在导热夹持件温度超过变色阈值时显示预制热敏图形。在收到测温指令后，远程采集装置的图像采集组件沿电缆桥架方向移动，在沿电缆桥架方向移动时，采集电缆桥架底部的可见光图像和散热通孔底部的热红外图像，并通过网络传输至云端的云端计算模块，云端计算模块基于采集的热红外图像和可见光图像计算电缆桥架内部各个电缆的温度，并通过网络传输至远程管理端，最终基于互联网实现对电缆桥架的远程测温，无需人工到达现场，显著提升了效率，且整个远程采集装置位于电缆桥架外部，不会增加内部的散热压力，能够准确获取电缆桥架内部各个电缆的表面温度。

2、在计算电缆表面温度时，针对监测系统的特点，提供了两种不同的计算方法，能够适配不同的使用场景。

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。