一种基于震动传感器且有无线通信功能的地下电缆外损警示道钉的制作方法

本发明属于检测领域，尤其涉及一种用于地下电缆外损警示的报警装置。

背景技术：

随着国家电网“架空线入地”工作的持续推进，地下电缆分布越来越多。

近年来电缆故障中，外破故障占到80％。

现在供电行业普遍通过部署、设置能够发光的警示信标，来起到提醒作用。

由于警示牌容易丢失(主要原由：绿化施工，道路施工等)，加上挖掘现场施工人员观察不仔细等因素，仍然经常发生施工导致地下电缆损坏情况。电缆所属单位也只在某一条电缆已经被外力损坏且造成不良后果后，才知道该条电缆已损坏。

如果能够在地下电缆所在位置或敷设路径(简称路径)上有施工行为(包括挖掘、爆破或其他有可能对地下电缆产生破坏的施工)，即将会对地下电缆产生破坏时，即提前向电缆所属的供电公司、调度室、集控中心或巡检人员发出报警信号，则可以提前预知电缆故障的发生，对相关施工行为进行制止。

对于敷设在地下的电缆，如何能够提前感知到风险，并发出预警，通过短信、电话方式通知电缆所属单位，电缆所属单位在事故发生前能够提前采取措施，防患于未然，是实际工作中急待解决的实际问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于震动传感器且有无线通信功能的地下电缆外损警示道钉。

本发明的技术方案是：提供一种基于震动传感器且有无线通信功能的地下电缆外损警示道钉，其特征是：

在一个圆形壳体中，设置由震动检测器、主控制器、无线通信模块和就地告警设备构成的地下电缆外损警示道钉；

其中，所述的震动检测器用于检测道钉所在位置周围的振动情况；

所述的主控制器用于存储预定的模型数据，周期性地检测震动检测器的数据，将实际检测数值与已知模型数据做相似度匹配，当匹配度到达80％且维持预定的时间后，主控制器通过无线通信模块向后台发送预告警信息，后台通过短信推送给制定用户，同时，主控制器开启就地告警设备提醒现场施工人员注意。

具体的，所述的震动检测器为陀螺仪传感器、机械振动传感器、重力传感器或震动采测器；所述的圆形壳体为高承压的金属外壳；所述的就地告警设备为灯光告警装置。

具体的，在所述金属外壳的腔体中，设置有印制电路板；所述的主控制器、无线通信模块及就地告警设备的控制电路焊接固定在印制电路板上；所述的震动检测器与金属外壳腔体的内壁固接。

具体的，在所述金属外壳的上端，设置有一个可承压的透光防水盖，所述就地告警设备的告警灯设置在透光防水盖的下方。

进一步的，在所述震动检测器在检测到震动时，产生电信号发送主控制器，主控制器根据所收到的震动数据与预定数据库中的阈值进行比较，排除掉行人移动、车辆进过、重物落地等一些非持续不固定频率的数据，防止误报的情况出现。

进一步的，所述的主控制器根据震动传感器采集到的震动频率，将实测波形和参考波形的特性参数进行比较，度量实测波形和参考波形的相似性，对实测波形进行匹配和识别，如识别实测波形与参考波形匹配度达到风险阀值，则判断存在“被挖掘到”的风险。

进一步的，所述的主控制器在判断存在“被挖掘到”的风险时，控制就地告警设备中的有色警示灯闪烁，进行就地警示，同时主控制器通过无线通讯模块给电缆所属单位负责人发出包含详细位置的地下电缆损坏风险警示信息。

本发明所述的地下电缆外损警示道钉，应用于需要对地下电缆保护的马路、人行道、施工场地等场景；在地下有重要管道、电缆等埋设路径的路面、人行道或施工场地，提前预置需要数量的“道钉”，通过预置的“道钉”监测其所在位置周围的震动情况，一旦发生挖掘机对柏油路面破坏性挖掘所产生的震动，则通过提前发出现场预警，提前通知电缆所属单位的方式，可以在电缆尚未被挖掘施工损坏之前，精准感知识别到“道钉”所在位置方圆20米内的施工特殊震动波形，通过主控制器控制就地告警设备中的警示灯进行警告，并及时通过无线通讯模块发出包含详细位置的地下电缆损坏风险警示信息，电缆所属单位可以在事故发生前提前采取相关告知或制止措施，防患于未然。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明的技术方案，能够实现区域内电缆运行状态与运行环境状态的全面感知，实现了电缆线路缺陷的自动研判，有助于降低电缆故障率，提升故障抢修效率，提升电缆防外破水平；

2.合理布置“道钉”的位置，能够使电缆线路外破占用时户数较少；

3.采用震动传感器，感知、识别所在位置方圆20米内的振动波形，将实测的波形和实际抓取真实场景的波形的特征参数来进行比较，度量实测波形和参考波形的相似性，对实测波形进行匹配和识别，便于降低误报警率。

附图说明

图1是本发明的系统模块电路构成示意图；

图2是本发明警示道钉的俯视外形结构示意图；

图3是本发明警示道钉的侧视外形结构示意图；

图4是本发明采集到的外部震动频率的实测波形图。

图中1为金属外壳上盖，2为固定上下盖螺丝，3为透光防水盖，4为报警指示灯，5为金属外壳底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1、图2及图3中，本发明的技术方案，在一个圆形壳体中，设置由震动检测器、主控制器、无线通信模块和就地告警设备构成的地下电缆外损警示道钉；

其中，所述的震动检测器用于检测道钉所在位置周围的振动情况；

主控制器用于存储预定的模型数据，周期性地检测震动检测器的数据，将实际检测数值与已知模型数据做相似度匹配，当匹配度到达80％且维持设定的时间后，主控制器通过无线通信模块向后台发送预告警信息，后台通过短信推送给制定用户，同时，主控制器开启就地告警设备(灯光告警)提醒现场施工人员注意。

其中，所述的震动检测器为陀螺仪传感器、机械振动传感器或震动采测器。

所述的圆形壳体为高承压的金属外壳。

在金属外壳的腔体中，设置有印制电路板，所述的主控制器、无线通信模块及灯光告警装置的电路焊接固定在印制电路板上；所述的震动检测器与金属外壳腔体的内壁固接。

在金属外壳的上端，设置有一个可承压的透光防水盖，所述就地告警设备的告警灯设置在透光防水盖的下方。

所述的就地告警设备为灯光告警装置。

所述的地下电缆外损警示道钉，在震动检测器在检测到震动时，产生电信号发送主控制器，主控制器(微处理器)根据所收到的震动数据与预定数据库中的阈值进行比较，排除掉行人移动、车辆进过、重物落地等一些非持续不固定频率的数据，防止误报的情况出现。

图4中给出了一个采集到的震动频率实测波形，由挖掘工程施工时，挖掘机对柏油路面的破坏性挖掘产生的震动在一定的范围内(<20m)很容易收集，道钉根据陀螺仪采集到的震动频率，将实测波形和参考波形的特性参数进行比较，度量实测波形和参考波形的相似性，对实测波形进行匹配和识别。如识别实测波形与参考波形匹配度达到风险阀值，则判断存在风险。

本发明的所述“道钉”设备判断存在“被挖掘到”的风险时，微处理器控制有色警示灯闪烁进行警示，同时处理器通过无线通讯模块给电缆所属单位负责人发出包含详细位置的地下电缆损坏风险警示信息。

本发明的技术方案，可应用于需要对地下电缆保护的马路、人行道、施工场地等场景。

实际应用时，通过在地下有重要管道、电缆等地点的路面、马路、人行道或施工场地，提前预置需要数量的“道钉”，通过预置的“道钉”监测其所在位置周围的震动情况，一旦发生挖掘机对柏油路面破坏性挖掘所产生的震动，则通过提前发出现场预警，提前通知电缆所属单位的方式，可以在电缆尚未被挖掘施工损坏之前，精准感知识别到“道钉”所在位置方圆20米内的施工特殊震动波形，通过微处理器控制警示灯进行警告，并及时通过无线通讯模块发出包含详细位置的地下电缆损坏风险警示信息。电缆所属单位可以在事故发生前提前采取相关告知或制止措施，防患于未然。

本发明可广泛应用于地下管道、地埋电缆的保护领域。