一种基于图像识别的电力光纤预测仪及一种电力光纤弯曲度对性能影响的判断方法与流程

本发明属于电力施工领域，具体是一种基于图像识别的电力光纤预测仪，以及应用了该种光纤预测依的一种电力光纤弯曲度对性能影响的判断方法。

背景技术：

电力光纤在布线施工时，需要在长度上备有余量，这些余量在业内被称为余缆。余缆处于整根光纤的中部，为了方便处理，通常被卷绕起来进行收纳。在卷绕时，卷绕圈数越多，绕卷直径越小，显然卷绕后的占用空间就越小，越有利于收纳，但是基于光纤的特性，卷绕圈数越多，意味着光信号在光缆中的折射次数越多，光通信的损耗就越大，对通信质量可能造成影响。因此，在卷绕圈数上进行必要控制，以获得合适的卷绕直径，兼顾收纳便利和通信质量，是布线施工时必须要考虑的问题。目前在布线施工中，缺乏对电力光纤弯曲度检测的装置或方法，无法有效评估光纤弯曲程度对通信的影响程度，仅仅依靠操作员工的实际工作经验，既不专业也不可靠。中国专利文献cn107547847a于2018年1月5日公开了“一种光纤检测装置”，包括图像放大电路、图像采集电路、数据传输接口、图像数据处理电路、显示模块、按键组；所述图像放大电路设置在待测光纤端面的正上方，用于对光纤端面的图像进行放大；所述图像采集电路与图像放大电路连接，用于抓拍放大后的光纤端面的图像；所述数据传输接口一端连接图像采集电路，另一端连接图像数据处理电路，用于将所述光纤端面的图像输出给图像数据处理电路；所述显示模块连接图像数据处理电路，用于显示检测结果；所述按键组连接图像数据处理电路，用于输入控制指令。该方案可以应用图像技术识别光纤端面数据参数。中国专利文献cn102680210a于2012年9月19日公开了“光纤弯曲性能的测量方法”，在如下状态下测量从光纤的另一端射出的光的功率p1：在光纤(1)围绕心轴(2)的外周侧以恒定节距缠绕一层并且用折射率匹配片材(5)覆盖如此缠绕的光纤(1)的整个外周的情况下，使光入射至光纤的另一端。所述折射率匹配片材(5)的折射率与所述光纤(1)的最外层的树脂的折射率基本匹配。中国专利文献cn102538843a于2012年7月4日公开了“z字形高灵敏度光纤弯曲损耗检测装置”，包括供信号光纤穿过的两个及两个以上的一字形测试通道、与信号光纤相接的测试单元和与测试单元相接的处理单元；一字形测试通道包括z字形支架、在z字形支架的两个及两个以上的下凹处的相对两侧布设有多组变形齿一和多组变形齿二，多组变形齿一和多组变形齿二的头部之间形成供一个或多个信号光纤穿过的两个及两个以上的一字形通道，变形齿一和变形齿二对应布设在信号光纤两侧；还包括两个导向杆，导向杆垂直贯通于整个z字形支架且与一字形测试通道相垂直，导向杆与z字形支架滑动配合。这两种方法均需要临时中断光纤工作，或者改变光纤现有状态，在便利性上具有显著缺陷。

技术实现要素：

基于以上问题，本发明提供一种基于图像识别的电力光纤预测仪，可以在无需中断光纤工作的情况下准确检测电力光纤弯曲度，并以此判断光纤的弯曲程度是否增加光通信损耗、影响通信质量，并在此基础上提供了一种电力光纤弯曲度对性能影响的判断方法。

为了实现发明目的一，本发明采用如下技术方案：一种基于图像识别的电力光纤预测仪，包括电源，还包括图像采集模块、信息输出模块、电源控制模块、操作模块以及将该四者信号连接在一起的中心信息处理模块，所述图像采集模块为摄像头，所述信息输出模块为显示屏幕，所述电源控制模块包括开/关机键，所述操作模块包括可对中心信息处理模块进行操作的开始键和暂停键；所述中心信息处理模块内置三维空间建模软件和三维图像建模算法。

本方案设计的基于图像识别的电力光纤预测仪，包括电源、图像采集模块、信息输出模块、电源控制模块、操作模块，以及中心信息处理模块。其中，图像采集模块采用摄像头，用来对光纤进行拍照；信息输出模块采用显示屏幕，用来显示操作中人机对话内容和最终结果的输出；电源控制模块包括开/关机键，用来控制电源的启闭；操作模块是主要的人机对话手段，操作人员可以通过操作模块使用设备；中心信息处理模块是本预测仪的核心部件，不但信号连接其它各个部件，而且在其中内置三维空间建模软件和三维图像建模算法。通过拍摄获取的光纤照片可以被识别，并通过和三维图像建模算法产生三维空间建模，形成与实际情况高度接近的三维模型。软件可以在此基础上三维建模中卷绕的光纤的各点进行曲线拟合，然后计算曲线各点的切线对应的圆周半径，从而获取光纤各点的弯曲数据。在掌握了实际数据后，就可以调节光纤的卷绕状态，使光纤兼顾收纳便利和通信质量。本电力光纤预测仪体积小巧，方便手持操作，可以在操作人员能到达的各个位置对卷绕的光纤拍照。操作过程中无需中断光纤工作，为操作提供了极大的便利。

作为优选，所述中心信息处理模块通过信号连接光纤弯曲度数据库。利用数据库也是增加测试结果准确性的一个方法，数据库是通过前期实验室环境大量测试得到的，实验结束后可以将数据库公布在公共网络中。将获取的光纤弯曲数据与既有的光纤弯曲度数据库进行比对，就可以更好的掌握光纤的弯曲程度对收纳便利和通信质量的影响。光纤弯曲度数据库的可在百度网盘https://pan.baidu.com/s/1xhpdhnljip8jsvs7ubskng上获取。

作为优选，摄像头旁设有辅助光源，辅助光源电连接电源。由于光纤的卷绕段一般处于收纳空间内，多数情况下环境照明并不理想。在预测仪上加设辅助光源，可以获得质量更好的拍摄效果。成像效果好的照片，可以最大程度消除误差。

作为优选，还设有温度传感器；所述温度传感器信号连接中心信息处理模块。温度不同，对弯曲的光纤的影响也不同，因此有必要收集光纤所在环境的温度数据。

作为优选，还设有湿度传感器；所述湿度传感器信号连接中心信息处理模块。湿度不同，对弯曲的光纤的影响也不同，因此有必要收集光纤所在环境的湿度数据。

作为优选，还设有光照传感器；所述光照传感器信号连接中心信息处理模块。光照强度不同，对弯曲的光纤的影响也不同，因此有必要收集光纤所在环境的光照强度数据。

作为优选，还设有存储接口；所述存储接口信号连接中心信息处理模块，接口结构符合usb规范。在每次外勤地操作完毕后，都可以将本次操作的图像、数据、操作过程记录、判断结果等通过存储接口下载下来。数据可以单独保存，也可以添加至光纤弯曲度数据库，使数据库中的数据更多，覆盖范围更全面，基于数据库的判断更加准确。接口选用满足usb规范的规格，可以适配大多数数据传输线缆。如有必要，也可以换用其它规范的接口形式，以满足传输要求为准。

为了实现发明目的二，本发明采用如下技术方案：一种电力光纤弯曲度对性能影响的判断方法，包括如下步骤：

a、使用电力光纤预测仪对卷绕的光纤进行拍照，以获取图像；

b、通过图像识别，使用三维空间建模软件和三维图像建模算法对卷绕的光纤进行三维建模；

c、对三维建模中卷绕的光纤的各点进行曲线拟合，计算曲线各点的切线对应的圆周半径；

d、将前道步骤获得的数据与光纤弯曲度数据库进行比较，获得光线性能判断结果。

本方法基于使用电力光纤预测仪对卷绕的光纤进行拍照，然后将照片识别后进行三维建模，再通过对三维建模中卷绕的光纤的各点进行曲线拟合，计算曲线各点的切线对应的圆周半径即单点弯曲半径，最后将相应数据对照光纤弯曲度数据库，就能判断光纤的卷绕是否合理，是否需要进行调节。其中，拍照步骤中，应当选择不同的位置进行拍照。为了满足图像识别的准确度要求，一般需要在至少3个不同位置拍照。必要时利用辅助光源增加亮度以获取满意的照片。在三维空间模型中，可以显示光纤真实的物理放置情况，有效降低普通二维模型的误差率。同时不用对光纤实物进行移动等操作，有效减轻普通检测的复杂性和工作量。图像识别建模不用中断线路工作状态，不用在光通信线路中增加附属设备，避免因为附属设备故障导致通信线路工作失常，而且测试设备可移动，适应性强。

作为优选，还包括在步骤c之后的步骤c1：通过电力光纤预测仪对卷绕的光纤所在位置的环境参数进行采集。由于光纤卷绕部分所在位置一般都是专用的收纳空间，光纤长期处在特定的空间环境内，环境参数对光纤的影响应当予以考虑。这些影响一般包括温度、湿度、光照强度等。此外还应当考虑光纤的已使用年限等因素。将这些数据和一起输入光纤弯曲度数据库，可以得到更加精确的判断结果。

综上所述，本发明的有益效果是：可以在无需中断光纤工作的情况下准确检测电力光纤弯曲度，并以此判断光纤的弯曲程度是否增加光通信损耗、影响通信质量。

附图说明

图1是本发明的基于图像识别的电力光纤预测仪的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的仰视图。

图5是图1的右视图。

图6是图1的后视图。

图7是实施例2的光纤照片示意图1。

图8是实施例2的光纤照片示意图2。

图9是实施例2的光纤照片示意图3。

图10是实施例2中三维建模后光纤空间模型示意图。

其中：1摄像头，2显示屏幕，3开/关机键，4开始键，5暂停键，6辅助光源，7存储接口，8扬声器，9音量控制键，89光纤，99外壳。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

实施例1为一种基于图像识别的电力光纤预测仪。图1、图2、图3、图4、图5、图6所示分别为本电力光纤预测仪的六面视图。图中可见，本电力光纤预测仪形状为类似手机的矩形立方体，设有一个外壳99。预测仪的正面设有作为信息输出模块的显示屏幕2、作为操作模块的开始键4和暂停键5。预测仪的顶面上设有作为电源控制模块的开/关机键3。预测仪的底面上设有存储接口7和扬声器8。预测仪的右侧面上设置有音量控制键9。预测仪的背面设有作为图像采集模块的摄像头1、辅助光源6和另一个扬声器8。外壳内还安装有电源和中心信息处理模块。辅助光源与电源电连接。

中心信息处理模块不但将图像采集模块、信息输出模块、电源控制模块、操作模块四者信号连接起来，而且在中心信息处理模块中内置有三维空间建模软件和三维图像建模算法，还能通过信号连接光纤弯曲度数据库。连接方式包括移动数据4g信号连接和wifi无线连接两种方式。

此外，本电力光纤预测仪上还安装有温度传感器、湿度传感器、光照传感器，分别用来采集卷绕的光纤所在环境的温度数据、湿度数据和光照强度数据。这三个传感器均信号连接中心信息处理模块。

本例的电力光纤预测仪，开/关机键用来对整机的电源进行开关控制。可以通过摄像头对卷绕的光纤进行拍照，如果环境亮度不足，可以打开辅助光源进行补光。显示屏幕可以显示人机对话的对话框，提示操作方法，显示测试结果等。当照片拍摄完毕，就可以按开始键，对图像进行相关的识别和计算处理，直至最后形成结果。暂停键的作用是在需要临时添加照片、数据的时候暂停操作。存储接口信号连接中心信息处理模块，接口结构符合usb规范。在每次外勤地操作完毕后，都可以将本次操作的图像、数据、操作过程记录、判断结果等通过存储接口下载下来。

本例的基于图像识别的电力光纤预测仪，体积小巧，方便手持操作，可以在操作人员能到达的各个位置对卷绕的光纤拍照。操作过程中无需中断光纤工作，为操作提供了极大的便利。

实施例2

实施例2为电力光纤弯曲度对性能影响的判断方法，包括如下步骤：

a、使用如实施例1中所述的电力光纤预测仪对卷绕的光纤89进行拍照，以获取图像；图像应当在至少3个不同的位置，拍摄产生出清晰的照片，如图7、图8、图9所示；

b、通过图像识别，使用三维空间建模软件和三维图像建模算法对卷绕的光纤进行三维建模；

c、对三维建模中卷绕的光纤的各点进行曲线拟合，计算曲线各点的切线对应的圆周半径，如图10所示；

c1、通过电力光纤预测仪对卷绕的光纤所在位置的环境参数进行采集；并同时获取光纤的已使用年限；

d、将前道步骤获得的数据与光纤弯曲度数据库进行比较，获得光线性能判断结果。

本例中光纤弯曲度数据库可在百度网盘https://pan.baidu.com/s/1xhpdhnljip8jsvs7ubskng上获取。