基于物联网技术的电缆通道智能化监控系统及方法与流程

本发明涉及物联网监控，具体是基于物联网技术的电缆通道智能化监控系统及方法。

背景技术：

1、电缆通道是一种进行电缆铺设的全封闭型地下建筑物，电缆通道内部铺设的电缆众多，具备供电缆安装和巡察的通道，以便于对通道内部的电缆进行检修；

2、对于电缆通道的智能化、无人化监控是确保电缆通道正常运行的重要手段之一；

3、现有技术中，为了实现对电缆通道内部的智能监控，通常在电缆通道内部通过等距顺次安装传感器的方式来进行监测，以监测结果来判断电缆通道内部是否发生了火灾，但是，由于传感器等距顺次的安装方式使得对于火灾的监测精准度降低，无法在第一时间确定火灾的发生，也无法实现对火灾起火点的精准定位，导致无法迅速进行精准的救援，出现火势蔓延的情况，造成更大的损失；

4、所以，人们急需一种基于物联网技术的电缆通道智能化监控系统及方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于物联网技术的电缆通道智能化监控系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于物联网技术的电缆通道智能化监控方法，该智能化监控方法包括以下步骤：

3、s1、根据监控设备的有效监控范围以及电缆通道的弯曲情况确定监控设备的安装间隔，由于电缆通道内部可能存在弯曲的情况，那么监控设备在进行监控的过程中，如果按照统一的安装间隔，那么就会存在很多监控盲区，因此，根据电缆通道内部的弯曲情况进行数据分析，确定监控设备的安装，可以有效的减少监控盲区，使得对于电缆通道的监控更加的全面；

4、s2、根据安装间隔确定监控设备的有效监控范围重叠区域，在重叠区域内安装传感器，在重叠区域内安装传感器的目的是为了使得传感器在两个监控设备的监控范围内，那么在传感器监测到数据变化时，可以提高定位火灾位置的准确性；

5、s3、根据电缆铺设的节点位置确定传感器在重叠区域的具体安装位置；

6、s4、根据传感器的监测数据启动对监控设备所采集图像数据的分析；

7、s5、根据图像数据的分析结果定位电缆通道起火点的位置，因为根据传感器的监测可以定位起火点的方位，再根据图像数据的分析可以进一步的确定起火点所在的区域位置，如果完全通过传感器进行监测，那么由于电缆通道内部存在气体流动，可能传感器的监测并不能实现对起火点的定位，而完全通过监控设备的监控又会导致图像数据分析的数据量增大，增加系统运算负荷。

8、根据上述技术方案，在s1中包括以下步骤：

9、s101、获取电缆通道分布图，并对电缆通道分布图进行数字化处理；

10、s102、确定电缆通道内部的电缆节点信息，对电缆节点信息进行数字化处理；

11、s103、确定初始监控设备的安装位置信息；

12、s104、根据监控设备的有效监控范围确定其他监控设备的安装位置信息，并对监控设备的有效监控范围进行数字化处理；

13、s105、根据监控设备在电缆通道内部的安装位置信息以及有效监控范围确定监控设备对电缆通道的监控盲区；

14、s106、确定监控盲区的面积是否符合设定要求；

15、s107、在监控盲区的面积不符合设定要求时，重新调整监控设备的安装位置；

16、s108、结合电缆节点对监控设备的安装位置进行进一步的分析和确定，形成监控设备的最终安装位置。

17、根据上述技术方案，在s101中，获取电缆通道分布图，在电缆通道分布图上建立平面直角坐标系，并赋予分布图上的每一个点以坐标值，电缆通道的投影视图在平面直角坐标系中形成函数表达z；

18、在s102中，确定电缆通道内部电缆的节点坐标，组成电缆节点的坐标值集合p＝{(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...,(xn,yn)}，其中，n表示电缆通道内部的电缆存在n个节点；

19、在s103中，根据监控设备的有效监控范围，在电缆通道的起点确定第一个监控设备的安装位置坐标(e1,f1)；

20、在s104中，根据监控设备的有效监控范围以及第一个监控设备的安装位置坐标，确定监控设备在电缆通道内部安装位置坐标的集合q＝{(e1,f1),(e2,f2),(e3,f3)...,(em,fm)}，其中，m表示电缆通道内部有m个监控设备的安装位置，每一个安装位置安装有两个监控设备，两个监控设备的有效监控范围形成函数表达和其中，表示在集合q中的第j个安装位置的其中一个监控设备的有效监控范围所形成的函数表达，表示在集合q中的第j个安装位置的另外一个监控设备的有效监控范围所形成的函数表达；

21、在s105中，求解函数表达z与函数表达和之间的重叠区域，并在函数表达z中去除重叠区域，形成函数表达z’，不断地重复上述操作，得到函数表达z”，其中，z”表示监控设备对电缆通道进行监控所形成监控盲区的函数表达；

22、因为监控设备的监控区域与电缆通道区域之间的重叠区域即为监控设备可以监控的区域，那么需要对其删除，最后剩余的区域即为监控盲区，在上述步骤中，对于函数的求解通过常规数学方式进行求解，因此，在本技术中并未做过多的赘述；

23、在s106中，求解函数表达z”的面积s”，当s”≥a*s时，重新调整监控设备的安装位置，重新形成新的集合q，其中，s表示电缆通道的投影总面积，a表示百分比阈值；

24、在s107中，直至函数表达z”的面积s”满足s”＜a*s，此时，确定监控设备的安装位置坐标形成的集合q’＝{(e1,f1),(e2’,f2’),(e3’,f3’)...,(em’,fm’)}；

25、在s108中，求解集合q’中的监控设备安装位置坐标值与集合p中电缆节点坐标值之间的距离其中，i表示第i个电缆节点，j表示第j个监控设备；

26、当时，判定监控设备的安装位置不合格，需要对第j个监控设备的位置进行再调整，直至所有的监控设备都满足上述不等式；

27、形成最终的监控设备安装位置的集合q”＝{(e1,f1),(e2”,f2”),(e3”,f3”)...,(em”,fm”)}。

28、因为在利用监控设备进行监控的过程中，由于监控设备的安装位置较高，在监控设备下方一定距离内为监控盲区，因此，对于电缆节点这种起火率高的点，需要避免其出现在监控设备的监控盲区，因此，需要对监控设备的监控位置在允许范围进行调整。

29、根据上述技术方案，在s2中，根据监控设备的最终安装位置集合q”以及监控设备的有效监控范围，确定相邻两个监控设备的监控重叠区域长度；

30、根据下列公式计算相邻两个监控设备之间的距离

31、

32、则相邻两个监控设备之间的重叠区域长度为其中，l表示监控设备的有效监控长度；

33、在s3中，将传感器安装在相邻两个监控设备的重叠区域内，但是传感器的安装不与电缆节点重合。

34、根据上述技术方案，在s4中，利用安装的传感器对空气的气体浓度进行监测，当检测浓度超过设定阈值时，判定电缆通道内部起火，启动对监控设备所采集的图像数据的分析。

35、根据上述技术方案，在s5中，获取与监测到气体浓度变化的传感器相邻的四个监控设备的图像数据，对图像数据进行分析；

36、对于监控设备图像数据的分析包括以下步骤：

37、s501、对图像数据进行预处理得到平滑图像；

38、s502、对平滑图像进行阈值处理得到二值化图像；

39、s503、对二值化图像进行边界点提取，得到轮廓图；

40、s504、对轮廓图上的每一个轮廓点进行坐标值赋予；

41、s505、分别计算任一轮廓点与相邻四个方向上的轮廓点之间的距离d，得到d1，d2，d3和d4；

42、s506、在轮廓图上获取同一水平线上的若干个轮廓点信息，提取同一水平线上的轮廓点经过s505计算得到的d1，d2，d3和d4，分别提取若干个轮廓点中距离的最大值其中，k表示所提取的若干个轮廓点信息中的第k个轮廓点，对提取的若干个轮廓点的最大值进行排序；

43、s507、根据下列公式计算排序之后的增量

44、

45、若的变化在设定的阈值范围内，则表明在该图像数据中存在起火点，定位该监控设备的位置，进而定位起火点的位置。

46、因为当图像数据内存在起火点时，在进行轮廓图的获取之后，起火点所形成的轮廓图是由若干个大小不一，形状不规则的环形区域组成，因此，通过上述分析方式，可以有效的判断在图像数据中是否存在若干个大小不一，形状不规则的环境区域，所以，通过上述方式可以判断在图像数据中是否存在起火点。

47、电缆通道智能化监控系统，该电缆通道智能化监控系统包括监控设备位置确定模块、传感器位置确定模块、监测数据分析模块和图像数据分析模块；

48、所述监控设备位置确定模块用于对监控设备在电缆通道内部的安装位置进行分析和确定；所述传感器位置确定模块用于对传感器在电缆通道内部的安装位置进行分析和确定；所述监测数据分析模块用于对传感器监测的气体浓度数据进行分析；所述图像数据分析模块用于对监控设备所采集的图像数据进行分析，确定电缆通道内部起火点的位置。

49、根据上述技术方案，所述监控设备位置确定模块包括分布图获取单元、坐标系建立单元、电缆节点确定单元、初始位置确定单元、位置调整单元和最终位置确定单元；

50、所述分布图获取单元用于获取电缆通道的分布图；所述坐标系建立单元用于在电缆通道分布图上建立平面直角坐标系；所述电缆节点确定单元用于确定电缆的安装节点在平面直角坐标系中的坐标值；所述初始位置确定单元用于定位和分析监控设备在电缆通道内部的初始安装位置；所述位置调整单元用于根据监控设备的监控盲区对监控设备的安装位置进行调整；所述最终位置确定单元用于根据电缆节点的位置信息对监控设备的最终位置进行确定。

51、根据上述技术方案，所述传感器位置确定单元包括安装区间确定单元和安装位置规避单元；

52、所述安装区间确定单元用于根据监控设备位置确定模块所确定的监控设备监控视角重叠区域确定传感器的安装区间；所述安装位置规避单元用于根据电缆节点的坐标点规避传感器的安装位置，在安装区间内只要传感器不与电缆节点在投影上位于同一个点即可；

53、所述监测数据分析模块包括监测数据判断单元、监控设备定位单元和图像数据调取单元；

54、所述监测数据判断单元用于根据传感器的监测数据，通过阈值判断电缆通道内部是否发生了火灾；所述监控设备定位单元用于根据监测数据异常的传感器定位发生火灾附近的监控设备；所述图像数据调取单元用于对定位的火灾附近的监控设备的图像数据进行调取。

55、根据上述技术方案，所述图像数据分析模块包括轮廓提取单元、坐标值赋予单元、距离计算单元、最大值提取单元、增量计算单元和结果判断单元；

56、所述轮廓提取单元用于通过图像处理技术对图像数据的轮廓图进行提取；所述坐标值赋予单元用于赋予所提取的轮廓图中的每一个轮廓点以坐标值；所述距离计算单元用于分别计算任一轮廓点与相邻四个方向上的轮廓点之间的距离；所述最大值提取单元用于从距离计算单元所计算的四个距离中提取出距离的最大值；所述增量计算单元用于计算同一水平线上的轮廓点的距离最大值的增量数据；所述结果判断单元用于根据增量数据判断在当前的图像数据中是否存在起火点，实现对起火点的定位。

57、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

58、本发明结合电缆通道的分布图以及监控设备的有效监控范围，合理的规划监控设备的安装位置，避免监控设备出现监控盲区，同时，对于传感器的安装位置做一定的限定，使得后期再进行电缆通道监控时，可以根据传感器的监测数据快速的确定需要分析的图像数据，使得对于图像数据的分析数据量减小，提高运算的难度，同时，通过传感器无法精准的实现对火灾起火点的定位，配合监控设备，可以精确的分析出火灾起火点的位置区域，方便快速的对起火点进行救援处理，降低火灾的蔓延影响。