一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统与流程

本发明涉及电气设备绝缘，并且更具体地，涉及一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统。

背景技术：

1、电力电缆绝缘的主要材料包括xlpe，pvc、pp等，在对电缆应用前的检查或者废旧电缆的回收利用中，需要对绝缘材料进行高效率的识别，目前缺乏准确有效的方法进行区分。根据宽光谱的近红外光照射绝缘时会产生漫反射，由于不同材料在近红外波段的分子结构简谐振动不同导致其具有明显可识别的红外本征振动峰，光学探头接收反射光经多通道光谱仪传送到探测器、经处理可得到不同光谱曲线，从而根据红外本征特征峰对绝缘的种类进行判断分拣。

技术实现思路

1、根据本发明，提供了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统，以解决目前缺乏准确有效的方法对绝缘材料进行高效区分的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法，包括：

3、启动发光单元，将光源发出的红外光变为集束光照射至电缆绝缘层，获取反射光，所述发光单元为溴钨灯或氙灯；

4、将所述反射光转换为光谱强度信号并传输至控制单元，所述控制单元为逻辑模块和显示器；

5、建立光谱预处理模型，对所述光谱强度信号进行处理，确定处理后的光谱强度信号和信噪比；

6、建立判别法模型，根据所述信噪比，将所述处理后的光谱强度信号作为输入变量输入至所述判别法模型进行识别。

7、可选地，将所述反射光转换为光谱强度信号并传输至控制单元，包括：

8、传输至光学探头处，光学探头将反射光依次传输至多通道光谱仪转换为光信号；

9、将光信号传输至a/d转换器转化为光谱强度信号，将所述光谱强度信号传输至控制单元。

10、可选地，建立光谱预处理模型，对所述光谱强度信号进行处理，确定处理后的光谱强度信号和信噪比，包括：

11、建立光谱预处理模型，通过最小二乘拟合求导法对所述光谱强度信号进行微分处理，确定处理后的光谱强度信号；

12、对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，确定信噪比。

13、可选地，建立判别法模型，根据所述信噪比，将所述处理后的光谱强度信号作为输入变量输入至所述判别法模型进行识别，包括：

14、计算红外波长1661nm和红外波长1715nm的相对载荷系数r11；

15、计算红外波长1614nm和红外波长1528nm的相对载荷系数r12；

16、计算红外波长1715nm和红外波长1706nm的相对载荷系数r13；

17、当相对载荷系数r11大于第一阈值时，确定所述相对载荷系数r11为pp、pe或pvc绝缘；

18、当相对载荷系数r12小于第二阈值时，确定所述相对载荷系数r12为pe绝缘；

19、当相对载荷系数r13大于第三阈值时，确定所述相对载荷系数r13为pp绝缘；

20、当相对载荷系数r13小于等于第三阈值时，确定所述相对载荷系数r13为pvc绝缘；

21、所述相对载荷系数r11、相对载荷系数r12以及相对载荷系数r13为光谱特征值。

22、可选地，建立判别法模型，根据所述信噪比，将所述处理后的光谱强度信号作为输入变量输入至所述判别法模型进行识别，还包括：

23、计算红外波长1713nm的载荷值、红外波长1657nm的载荷值、红外波长1727nm的载荷值；

24、根据所述红外波长1713nm的载荷值、红外波长1657nm的载荷值、红外波长1727nm的载荷值，计算相对载荷差值r21，所述相对载荷差值r21为光谱特征值；

25、当相对载荷差值r21小于第四阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pe绝缘；

26、当相对载荷差值r21大于等于所述第四阈值并且小于第五阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pp绝缘；

27、当相对载荷差值r21大于所述第五阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pvc绝缘。

28、根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别系统，包括：

29、获取反射光模块，用于启动发光单元，将光源发出的红外光变为集束光照射至电缆绝缘层，获取反射光，所述发光单元为溴钨灯或氙灯；

30、转换光谱强度信号模块，用于将所述反射光转换为光谱强度信号并传输至控制单元，所述控制单元为逻辑模块和显示器；

31、确定信噪比模块，用于建立光谱预处理模型，对所述光谱强度信号进行处理，确定处理后的光谱强度信号和信噪比；

32、识别光谱强度信号模块，用于建立判别法模型，根据所述信噪比，将所述处理后的光谱强度信号作为输入变量输入至所述判别法模型进行识别。

33、可选地，转换光谱强度信号模块，包括：

34、转换光信号子模块，用于传输至光学探头处，光学探头将反射光依次传输至多通道光谱仪转换为光信号；

35、转换光谱强度信号子模块，将光信号传输至a/d转换器转化为光谱强度信号，将所述光谱强度信号传输至控制单元。

36、可选地，确定信噪比模块，包括：

37、处理光谱强度信号子模块，用于建立光谱预处理模型，通过最小二乘拟合求导法对所述光谱强度信号进行微分处理，确定处理后的光谱强度信号；

38、确定信噪比子模块，用于对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，确定信噪比。

39、可选地，识别光谱强度信号模块，包括：

40、计算相对载荷系数r11子模块，用于计算红外波长1661nm和红外波长1715nm的相对载荷系数r11；

41、计算相对载荷系数r12子模块，用于计算红外波长1614nm和红外波长1528nm的相对载荷系数r12；

42、相对载荷系数r13子模块，用于计算红外波长1715nm和红外波长1706nm的相对载荷系数r13；

43、确定第一绝缘子模块，用于当相对载荷系数r11大于第一阈值时，确定所述相对载荷系数r11为pp、pe或pvc绝缘；

44、确定第二绝缘子模块，用于确定pe绝缘当相对载荷系数r12小于第二阈值时，确定所述相对载荷系数r12为pe绝缘；

45、确定第三绝缘子模块，用于当相对载荷系数r13大于第三阈值时，确定所述相对载荷系数r13为pp绝缘；

46、确定第四绝缘子模块，用于当相对载荷系数r13小于等于第三阈值时，确定所述相对载荷系数r13为pvc绝缘；

47、所述相对载荷系数r11、相对载荷系数r12以及相对载荷系数r13为光谱特征值。

48、可选地，识别光谱强度信号模块，还包括：

49、计算波长载荷值子模块，用于计算红外波长1713nm的载荷值、红外波长1657nm的载荷值、红外波长1727nm的载荷值；

50、计算相对载荷差值r21子模块，用于根据所述红外波长1713nm的载荷值、红外波长1657nm的载荷值、红外波长1727nm的载荷值，计算相对载荷差值r21，所述相对载荷差值r21为光谱特征值；

51、确定第五绝缘子模块，用于当相对载荷差值r21小于第四阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pe绝缘；

52、确定第六绝缘子模块，用于当相对载荷差值r21大于等于所述第四阈值并且小于第五阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pp绝缘；

53、确定第七绝缘子模块，用于当相对载荷差值r21大于所述第五阈值时，确定所述相对载荷差值r21为pvc绝缘。

54、从而，采用近红外光反射可以有效识别电力电缆的绝缘材料，减少在电缆到货验收等过程检查和回收处理材料分拣的复杂度；得到不用位置的多个光谱包括信息，提高判别的准确性；采用逻辑处理方法使光谱数据变为更易进行分析，从而减小通过判别绝缘材料类别所需的时间，还可以对所述光谱数据进行降噪处理，从而提高准确度。