基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统及方法与流程

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1.本发明涉及电缆监测技术领域，尤其涉及基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统及方法。


背景技术：

2.电缆线路由导线、绝缘层、包护层等构成；导线：传输电能，用铜或铝的单股或多股线，通常用多股；绝缘层：使导线与导线、导线与包护层互相绝缘，绝缘材料有橡胶、沥青、聚乙烯、聚氯乙烯、棉、麻、绸、油浸纸和矿物油、植物油等，目前大多数用油浸纸；包护层：保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢的作用，分为内护层和外护层；电缆线路的造价比架空线路高，但其不用架设杆塔，占地少，供电可靠，极少受外力破坏，对人身安全。
3.电缆线路按使用范围可分为长途电缆、市内电话电缆和农村电话电缆；按敷设方式分为架空电缆、地下电缆和海底电缆；按其结构分为对称电缆和同轴电缆。电缆线路具有使用寿命长，通信容量大，传输质量稳定，受外界干扰小，保密性能好等优点，因而在有线电通信线路中占主要地位。
4.但是，由于电缆一般所处的环境相对比较隐蔽且恶劣，在长时间的使用后，容易出现老化、开路、短路、过温、鼠害、浸水、外力破坏等问题，造成电力传输或者通信网络传输故障或中断，给生产、生活带来较大损失。而目前的电缆状态监测大多采用人工定期巡检维护，实时性差，工作效率低，工作量大，且容易存在漏检问题，这对于保证复杂的电缆线路的稳定性来说是远远不够的。
5.因此亟待提出基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统，以解决现有技术的不足。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统及方法，以解决现有技术的不足。
7.本发明由如下技术方案实施：基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统，包括多个汇集单元、通信网络系统、云平台服务器，所述多个汇集单元通过通信网络系统连接云平台服务器；
8.所述汇集单元分别连接m列的采集终端，所述每列采集终端包括n行，总计m*n个采集终端；
9.所述每列的n行采集终端依次无线通信连接；
10.所述每行的采集终端分别连接多条线缆，所述线缆在所述采集终端前后转接。
11.进一步的，所述采集终端包括壳体和设置在壳体内的线缆转接腔和智能采集腔，所述线缆转接腔内设置多个圆形线缆过孔，所述圆形线缆过孔上方分别设置线缆连接压紧件。
12.进一步的，所述线缆连接压紧件为平头螺丝或者螺栓。
13.进一步的，所述智能采集腔内设置采集终端控制器和与采集终端控制器电连接的电流采样模块、浸水传感器、温湿度传感器、气体传感器、指示灯、电源模块、存储模块、报警模块、通讯模块、烟雾传感器，其中：
14.所述电流采样模块用于采集线缆实时电流；
15.所述浸水传感器用于采集线缆是否浸水；
16.所述温湿度传感器用于采集线缆接头和表面的温湿度；
17.所述气体传感器用于采集线缆周围是否有有害气体；
18.所述指示灯有多个，用于分别指示各条线路异常情况，包括过流、断开、温度过高；
19.所述烟雾传感器用于采集线缆是否发生燃烧。
20.进一步的，所述电源模块采用锂电池，所述存储模块为存储卡，所述报警模块为蜂鸣器，所述通讯模块为无线通信模块。
21.进一步的，所述汇集单元交换机，且集成有定位模块，所述定位模块为北斗定位模块。
22.本发明提供基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测方法，包括：
23.汇集单元分别采集m列的采集终端发来的电缆线路状态实时数据，每列采集终端的n行从第一行开始依次向后一行发送采集数据，直到第n行的采集终端得到1到n-1行的数据，最后由第n行的采集终端将自身以及1到n-1行的数据发送给汇集单元；
24.多个汇集单元将m*n个采集终端采集到的电缆线路状态实时数据连通自身位置定位数据一同通过通信网络系统发送到云平台服务器；
25.云平台服务器对电缆线路状态实时数据进行阈值判断，进行故障等级定位，根据故障等级定位发出立即维护或者限时维护的指令，并结合汇集单元的位置定位数据一同发送给维护人员智能终端，同时持续反馈故障维护结果。
26.进一步的，所述同一行采集终端之间的距离小于60米，且所述采集终端采集与其连接的前后30米距离内的电缆线路状态实时数据，且所有采集终端采集的覆盖所有电缆的数据采集；所述电缆线路状态实时数据包括电缆接地和运行电流数据、电缆接头导体温度、电缆表面温度、电缆火灾数据、电缆周边气体数据、电缆是否浸水数据、电缆是否断开的数据。
27.进一步的，所述电缆线路状态实时数据异常时对应的采集终端上的报警模块蜂鸣报警。
28.进一步的，所述电缆线路状态实时数据异常时，采集终端上故障电缆对应的指示灯点亮。
29.本发明的优点：
30.本发明采矩阵式结构进行电缆实时状态数据监测，电缆线路状态实时数据包括电缆接地和运行电流数据、电缆接头导体温度、电缆表面温度、电缆火灾数据、电缆周边气体数据、电缆是否浸水数据、电缆是否断开的数据，以上任一个或者任几个的数据监测发生异常，则都可以从小到大触发采集终端对应故障指示灯点亮、所在采集终端报警、汇集单元所在矩阵片区发出故障信号。且具体的故障数据均最终发送到云平台服务器，云平台服务器会直接将监测数据发送到维护人员的终端上，维护人员结合维护终端信息和现场报警数据，可以快速精准实现故障排查维护，其数据监测实时性好，可靠性好，维护效率高，减轻了
维护人员工作量。
附图说明：
31.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。
32.图1为本发明实施例的基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统的整体原理框图；
33.图2为本发明实施例的基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统的汇集单元所负责电缆实时状态数据监测片区的示意图；
34.图3为本发明实施例的基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统的采集终端原理图；
35.图4为本发明实施例的基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测方法的流程图。
具体实施方式：
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
37.实施例1
38.如图1、2所示，基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测系统，包括多个汇集单元1、通信网络系统2、云平台服务器3，多个汇集单元1通过通信网络系统2连接云平台服务器3；
39.汇集单元1分别连接m列的采集终端4，每列采集终端4包括n行，总计m*n个采集终端；
40.每列的n行采集终端4依次无线通信连接；
41.每行的采集终端4分别连接多条线缆，线缆在采集终端前后转接。
42.如图3所示，采集终端4包括壳体和设置在壳体内的线缆转接腔和智能采集腔，线缆转接腔内设置多个圆形线缆过孔411，圆形线缆过孔411上方分别设置线缆连接压紧件412。
43.其中，线缆连接压紧件412为平头螺丝或者螺栓。当线缆为粗线缆，比如高压电力线缆，采用较大的螺栓压紧连接；当线缆为细线缆，比如信号线缆，采用较大的平头螺丝压紧连接。
44.如图3所示，智能采集腔内设置采集终端控制器41和与采集终端控制器41电连接的电流采样模块42、浸水传感器43、温湿度传感器44、气体传感器45、指示灯46、电源模块47、存储模块48、报警模块49、通讯模块410、烟雾传感器413，其中：
45.电流采样模块42用于采集线缆实时电流；
46.浸水传感器43用于采集线缆是否浸水；
47.温湿度传感器44用于采集线缆接头和表面的温湿度；
48.气体传感器45用于采集线缆周围是否有有害气体；
49.指示灯46有多个，用于分别指示各条线路异常情况，包括过流、断开、温度过高；
50.烟雾传感器413用于采集线缆是否发生燃烧；
51.电源模块47采用锂电池，为采集终端4供电；
52.存储模块48为存储卡，用于存储传感监测数据，便于后期调取；
53.报警模块49为蜂鸣器，用于在采集终端4采集到其负责的监测线路发生异常时进行蜂鸣报警；
54.通讯模块410为无线通信模块，比如可以是蓝牙模块、lora模块、2.4g模块等等，用于采集终端4向下一级发送监测数据。
55.汇集单元1交换机，且集成有定位模块，定位模块为北斗定位模块。汇集单元1将矩阵式排列的所有采集终端4的监测数据通过网络通信系统发送到云平台服务器实现数据实时监测，同时集成有定位模块，将以汇集单元1为核心的矩阵式排列的所有采集终端4所在片区的位置发送到云平台服务器，便于在线缆故障维护时能够快速锁定所在区域。
56.然后，当锁定到大片区域后，此片区内故障线路所在的采集终端的蜂鸣器会发出声响，进而进一步锁定故障的线簇。最后，故障线路所在的采集终端上设置有多个指示灯，比如编号1、2、3、4、5；而经过此采集终端转接的电缆线路也有5根，5根电缆线路对应也有编号。则当对应指示灯故障指示点亮，则可以锁定到具体故障的线路，比如2号指示灯亮，则表示2号电缆线路故障，维护人员只需专心排查2号线路故障即可。
57.电缆线路状态实时数据包括电缆接地和运行电流数据、电缆接头导体温度、电缆表面温度、电缆火灾数据、电缆周边气体数据、电缆是否浸水数据、电缆是否断开的数据，以上任一个或者任几个的数据监测发生异常，则都可以从小到大触发采集终端对应故障指示灯点亮、所在采集终端报警、汇集单元所在矩阵片区发出故障信号。具体的故障数据均最终发送到云平台服务器，云平台服务器会直接将监测数据发送到维护人员的终端上，比如安装监测软件的手机，这些监测数据包括故障电缆所在片区位置(即汇集单元集成的定位模块定位区域)、故障类型(比如过流、断开或者温度过高)，维护人员结合智能终端的故障数据提示和现场的警示信号(蜂鸣报警、指示灯)可以快速精准定位到故障电缆信息。
58.实施例2
59.如图4所示，本发明还提供基于智能大数据分析的电缆线路状态实时监测方法，包括：
60.汇集单元1分别采集m列的采集终端4发来的电缆线路状态实时数据，每列采集终端4的n行从第一行开始依次向后一行发送采集数据，直到第n行的采集终端得到1到n-1行的数据，最后由第n行的采集终端将自身以及1到n-1行的数据发送给汇集单元1；
61.多个汇集单元1将m*n个采集终端4采集到的电缆线路状态实时数据连通自身位置定位数据一同通过通信网络系统2发送到云平台服务器3；
62.云平台服务器3对电缆线路状态实时数据进行阈值判断，进行故障等级定位，根据故障等级定位发出立即维护或者限时维护的指令，并结合汇集单元1的位置定位数据一同发送给维护人员智能终端，同时持续反馈故障维护结果。
63.比如电缆负荷温度在30-50℃是为正常。不同型号的电缆的允许温度值也是不同的，如交联聚乙烯绝缘电缆可耐长期温度90℃,聚氯乙烯绝缘电缆长期耐温仅为70℃。当传感器检测到温度超过这些正常温度的10％，则故障登记定位为3级；当传感器检测到温度超过这些正常温度的20％，则故障登记定位为2级；当传感器检测到温度超过这些正常温度的30％，则故障登记定位为1级。至于电缆的实时电流、周边气体浓度这是原则类似。故障等级为1级，发送立即维护的指令，故障等级为2、3级，发送限时维护的指令。
64.其中，上述采集终端4采集与其连接的前后一定距离内的电缆线路状态实时数据，且所有采集终端4采集的覆盖所有电缆的数据采集；
65.同一行采集终端4之间的距离小于60米，且所述采集终端4采集与其连接的前后30米距离内的电缆线路状态实时数据，这个距离可以这样解释，即：如图2所示，采集终端21#和采集终端11#之间的距离为60米，采集终端21#和采集终端31#之间的距离为60米，那么采集终端21#采集的传感数据为其左右的电缆30米以内的数据，即每个采集终端采集60米电缆实时状态数据。
66.电缆线路状态实时数据包括电缆接地和运行电流数据、电缆接头导体温度、电缆表面温度、电缆火灾数据、电缆周边气体数据、电缆是否浸水数据、电缆是否断开的数据。
67.采集电缆接地和运行电流数据时，对于大电流(5a以上)可以在电缆接头附近通过电流互感器采集，对于小电流可以通过在采样终端上设计电流采样电路(比如通过电流采样电阻)实现。同时，电缆的开路、短路可以通过电缆的电流监测采集到。
68.电缆接头导体温度通过在电缆接头处安装温度传感器采集；电缆表面温度可以在电缆表面间隔一定距离安装温度传感器采集，你如30米的电缆，可以间隔10米设置3个传感器采集线缆表面温度。
69.电缆火灾数据通过在电缆走线旁设置烟雾传感器或者火焰传感器采集，电缆周边气体数据通过在电缆走线旁设置气体传感器(比如co，co2，no，no2，nh3，so2，ch4等有毒气体传感器模组)采集，可以监测电缆是否发生各类原因导致的自燃。
70.电缆是否浸水数据通过在电缆走线处设置浸水传感器监测。
71.电缆线路状态实时数据包括电缆接地和运行电流数据、电缆接头导体温度、电缆表面温度、电缆火灾数据、电缆周边气体数据、电缆是否浸水数据、电缆是否断开的数据，以上任一个或者任几个的数据监测发生异常，则都可以从小到大触发采集终端对应故障指示灯点亮、所在采集终端报警、汇集单元所在矩阵片区发出故障信号。具体的故障数据均最终发送到云平台服务器，云平台服务器会直接将监测数据发送到维护人员的终端上，比如安装监测软件的手机，这些监测数据包括故障电缆所在片区位置(即汇集单元集成的定位模块定位区域)、故障类型(比如过流、断开或者温度过高)，维护人员结合智能终端的故障数据提示和现场的警示信号(蜂鸣报警、指示灯)可以快速精准定位到故障电缆信息。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。