CN116089625A - 一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，所述***包括监控客户端、云平台和前端感知设备，所述监控客户端、前端感知设备分别与云平台通信连接，所述***通过前端感知设备从多个维度对电缆通道进行监测，采集多维度感知数据并发送至云平台，云平台基于多维度感知数据构建DIKW图谱，并在DIKW图谱的基础上分析电缆通道异常情况，云平台通过监控客户端实现电缆通道多维度感知信息三维可视化展示，本发明通过融合多维度感知信息，实现电缆通道安全监控主动预警，节省人力巡检的成本，降低因电缆外破故障而造成的停电时户数，从而提升社会效益和电网运行安全效益。

Description

一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***

技术领域

本发明涉及电缆通道监测技术领域，尤其涉及一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***。

背景技术

目前城市电力电缆分布广、数量庞大，如何保证电力电缆不受外力破坏、长期稳定运行是当前电力部门的重要工作。随着城市建设改造或扩建，时常需要对地面进行开挖，但施工方往往不能拿到最新的地下管道信息，无法准确掌握地下电缆的位置和深度等相关信息，从而盲目开挖导致各种事故屡有发生，特别是地下电缆被挖断，会导致片区停电，甚至还会发生人员伤亡等重大事故，这不但给供电公司带来重大损失，也给居民生活带来许多不便，社会影响较为严重。

另外，许多城市内原有架空线路经过工程建设改造，均改为入地电缆，同时增加了很多电缆检查井。一些通信光缆也由原来的架空改为通过电缆通道入地，但在实际运行中可以发现，电缆检查井存在一些安全隐患。随着城市建设不断升级，轨道交通和市政工程道路开挖频繁，造成多起电缆通道被外力破坏、10kV电缆被挖断的事故，大量用户因外破恶性事件而停电。目前，为保障地下电缆可以安全、可靠地运行，运行管理部门主要采取人工巡检的方式。但对异常多发地区，运维管理部门即使加强人员巡视，也无法实时巡视，发生异常情况也无法做到提前预警及高效、快速反应，传统人工巡检和简单信息化监测已不能满足配网电缆精益化管控要求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，实现对电缆及通道资源的多维实时监控、状态自我感知等功能，优化传统以人力投入为主的运维管理模式，实现基层班组减负，提升配网电缆的智能化管理水平。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，所述***包括监控客户端、云平台和前端感知设备，所述监控客户端、前端感知设备分别与云平台通信连接，所述前端感知设备用于从多个维度对电缆通道进行监测，采集多维度感知数据并发送至云平台，所述云平台用于汇聚前端感知设备上传的多维度感知数据，基于多维度感知数据构建DIKW图谱，基于DIKW图谱分析电缆通道异常情况，监控客户端用于从云平台获取数据并实现电缆通道三维可视化、故障报警和现场定位，所述多维度感知数据包括地理信息数据、电缆通道振动数据、电缆井运行环境数据和电缆接头温度数据。

进一步的，所述前端感知设备包括部署于电缆通道内的智能机器人，所述智能机器人用于采集电缆通道的地理位置信息数据，将地理位置信息数据与所在电缆通道内的其他前端感知设备采集的多维度感知数据一同发送至云平台。

进一步的，所述前端感知设备包括光纤振动监测主机和光纤振动监测仪，所述光纤振动监测仪与铺设于电缆通道中光缆的备用芯相连接，所述光纤振动监测主机分别与光纤振动检测仪、云平台通信连接。

进一步的，所述前端感知设备包括部署于电缆井内的通信设备和传感器设备，所述传感器设备的输出端与通信设备相连接，所述通信设备与云平台通信连接，所述传感器设备包括温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器、光敏传感器、有害气体传感器、电缆接头温度传感器。

进一步的，所述云平台包括：

类型化模块，用于将所接收的多维度感知数据进行类型化，生成相应的类型资源，所述类型资源包括数据资源、信息资源和知识资源；

转化模块，用于将类型资源进行同模态或跨模态转化，得到关于电缆通道运行情况的新类型资源；

图谱绘制模块，用于基于更新的类型资源定时重新绘制DIKW图谱，所述DIKW图谱包括数据图谱、信息图谱和知识图谱；

异常监测模块，用于遍历DIKW图谱，查找体现电缆通道运行情况的类型资源，根据所查找类型资源分析电缆通道是否存在异常情况。

进一步的，所述云平台还包括：

冲突判断模块，用于在异常监测模块查找到多个体现电缆通道运行情况的类型资源时，根据异常情况知识数据库判断所查找到的类型资源体现的电缆通道运行情况是否冲突；

计算模块，用于在冲突检测子模块判断存在冲突时，分别计算所查找到的各个类型资源转换为体现电缆通道运行情况的信息资源所需付出的计算代价，将存在冲突的类型资源划分为若干个集合，集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况不存在冲突，计算各个集合内的类型资源计算代价总和作为集合总计算代价，根据集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况重要性和集合总计算代价确定集合优先级；

异常处理模块，用于删除与优先级最高的集合存在冲突的其他集合，对优先级最高的集合中的类型资源体现的电缆通道运行情况进行处理。

进一步的，所述云平台还包括：

标记编码模块，用于根据多维度感知数据和电缆通道运行情况对电缆通道进行编码和标记，建立电缆状态信息库；

建模模块，用于将电缆状态信息库数据叠加在三维城市模型上，建立基于三维城市的地下电缆通道可视化模型；

报表统计模块，用于基于多维度感知数据生成电缆通道历史运行情况记录报表；

可视化模块，用于在监控客户端上实现监测区域地下电缆实时运行信息和电缆通道历史运行情况记录报表的可视化，对各种异常情况产生语音警告和声光报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，所述***通过前端感知设备从多个维度对电缆通道进行监测，采集多维度感知数据并发送至云平台，云平台基于多维度感知数据构建DIKW图谱，并在DIKW图谱的基础上分析电缆通道异常情况，云平台通过监控客户端实现电缆通道多维度感知信息三维可视化展示，本发明通过融合多维度感知信息，实现电缆通道安全监控主动预警，节省人力巡检的成本，降低因电缆外破故障而造成的停电时户数，从而提升社会效益和电网运行安全效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，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。

图1是本发明实施例提供的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***整体结构示意图。

图2是本发明实施例提供的云平台功能模块示意图。

图中，1监控客户端，2云平台，201类型化模块，202转化模块，203图谱绘制模块，204异常监测模块，205冲突判断模块，206计算模块，207异常处理模块，208标记编码模块，209建模模块，210报表统计模块，211可视化模块，3前端感知设备，301智能机器人，302光纤振动监测主机，303光纤振动检测仪，304通信设备，305传感器设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1，本实施例提供一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，所述***包括监控客户端1、云平台2和前端感知设备3。所述监控客户端1、前端感知设备3分别与云平台2通信连接。

其中，前端感知设备3用于从多个维度对电缆通道进行监测，采集多维度感知数据并发送至云平台。云平台2汇聚多个前端感知设备上传的多维度感知数据，基于多维度感知数据构建DIKW图谱，并基于DIKW图谱分析电缆通道异常情况。监控客户端1用于从云平台2获取数据以实现电缆通道三维可视化、故障报警和现场定位。所述多维度感知数据包括地理信息数据、电缆通道振动数据、电缆井运行环境数据和电缆接头温度数据。

本实施例中，监控客户端1包括计算机、智能移动终端等。

前端感知设备3包括部署于电缆通道内的智能机器人301，所述智能机器人301用于采集其所处电缆通道的地理位置信息数据，将地理位置信息数据与所在电缆通道内的其他前端感知设备采集的多维度感知数据一同发送至云平台，以便后续云平台2能够对不同的电缆通道进行编码和标记。

前端感知设备还包括光纤振动监测主机302和光纤振动监测仪303。其中光纤振动检测仪303与铺设于电缆通道中光缆的备用芯相连接，光纤振动监测主机302分别与光纤振动检测仪303、云平台2通信连接。本实施例采用Mach-Zehnder干涉结构的光纤传感器。滤除采集到的原始信号数据中的噪声和其他无用信息，提取有用信息，降低原始信号的维度。同时，从经过预处理的数据中提取信号的特征向量，将复杂的时域/频域信号转化为易于被分类器接受和识别的信号特征。通过监测、采集环网80km、直线40km的传感光缆中的振动信号，根据光纤感知和传输外界变化，用光电探测、弱信号检测以及数字信号处理等技术实现对外界变化的调制与解调。由光源发出的激光进入光纤，当外界温度、湿度、振动、应变、气体以及压力等多种物理量变化作用于光纤时，入射光的特征参量(例如光强度、波长、相位以及偏振态等)参数将发生改变，反射光或后向散射光沿着入射光的反方向传输至光电探测与解调***，最终计算、反演各物理量的变化。在配电开关站部署光纤振动监测主机302，利用铺设在电缆通道中光缆的备用芯监测采集电缆管道附近或上方挖掘、打桩等威胁电缆安全的事件，使用光纤双折射效应来探测光缆无损弯曲位置，通过设备采集光信号，建立断点信号模型，运维人员只需要在测试点稍微弯曲光缆，仪器即可给出故障点与测试点的距离和方向，从而引导运维人员到达故障点。实现通信光缆路由核查与故障现场实时快速追踪定位的功能，定位精度小于5m，自适应运算开展深度学习，实现人工智能预警与定位，解决了OTDR智能测量出故障点光纤距离，而无法引导维修人员找到故障点的痛点。

前端感知设备还包括部署于电缆井内的通信设备304和传感器设备305。传感器设备305的输出端与通信设备304相连接，通信设备304与云平台2通信连接。传感器设备305包括温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器、光敏传感器、有害气体传感器和电缆接头温度传感器。传感器设备305主要用于对电缆井井盖的压力、位移和井下的光敏、毒害气体浓度以及中间接头温度进行在线监测和异常情况上报。传感器设备305所采集的数据通过通信设备304上传到云平台2。通信设备304包括NB-IoT模块和NB-IoT基站。NB-IoT模块将各个传感器设备305采集的数据发送至NB-IoT基站，NB-IoT基站将汇总的数据发送至云平台2进行进一步处理。

参照图2，云平台2包括类型化模块201、转化模块202、图谱绘制模块203和异常监测模块204。

其中，类型化模块201用于将所接收的多维度感知数据进行类型化，生成相应的类型资源，所述类型资源包括数据资源、信息资源和知识资源。

图谱绘制模块202用于基于更新的类型资源定时重新绘制DIKW图谱，所述DIKW图谱包括数据图谱、信息图谱和知识图谱。数据图谱由数据资源构成，信息图谱由信息资源构成，知识图谱由知识资源构成。重新绘制DIKW图谱的时间间隔可以根据实际需求进行设置。

异常监测模块203，用于遍历DIKW图谱，查找体现电缆通道运行情况的类型资源，根据所查找类型资源分析电缆通道是否存在异常情况。所述体现电缆通道运行情况的类型资源为可以通过同模态转换或跨模态转换得到表示电缆通道运行情况的信息资源的类型资源。同模态转换为同一类别的类型资源之间的转换，跨模态转换为不同类别的类型资源之间的转换。

在此基础上，云平台2还包括冲突判断模块204、计算模块205和异常处理模块206。

冲突判断模块205用于在异常监测模块查找到多个体现电缆通道运行情况的类型资源时，根据异常情况知识数据库判断所查找到的类型资源体现的电缆通道运行情况是否冲突。异常情况知识数据库用于存储电缆通道各种异常情况的相关知识，其中记录有哪些异常情况之间是存在冲突的，即基本不可能同时发生。

计算模块206用于在冲突检测模块205判断存在相冲突的类型资源时，分别计算所查找到的各个类型资源转换为体现电缆通道运行情况的信息资源所需付出的计算代价，将存在冲突的类型资源划分为若干个集合，集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况不存在冲突，而不同集合的类型资源是相冲突的。计算各个集合内的类型资源计算代价总和作为集合总计算代价，根据集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况重要性和集合总计算代价确定集合优先级。电缆通道运行情况重要性越高，相应的集合优先级也越高；集合总计算代价越低，则集合优先级越高。

异常处理模块207用于删除与优先级最高的集合存在冲突的其他集合，对优先级最高的集合中的类型资源体现的电缆通道运行情况进行处理。

同时，云平台2还包括标记编码模块208、建模模块209、报表统计模块210和可视化模块211。

其中，标记编码模块208用于根据多维度感知数据和电缆通道运行情况对电缆通道进行编码和标记，建立电缆状态信息库。

建模模块209用于将电缆状态信息库数据叠加在三维城市模型上，建立基于三维城市的地下电缆通道可视化模型。

报表统计模块210用于基于多维度感知数据生成电缆通道历史运行情况记录报表。

可视化模块211用于在监控客户端1上实现监测区域地下电缆实时运行信息和电缆通道历史运行情况记录报表的可视化，对各种异常情况产生语音警告和声光报警。运维人员可通过监控客户端1实时查看电缆通道的各项实时运行信息，并在出现异常情况时通过监控客户端1查看存在异常情况的电缆通道位置，及时对异常情况进行排查。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。

Claims (7)

1.一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述***包括监控客户端、云平台和前端感知设备，所述监控客户端、前端感知设备分别与云平台通信连接，所述前端感知设备用于从多个维度对电缆通道进行监测，采集多维度感知数据并发送至云平台，所述云平台用于汇聚前端感知设备上传的多维度感知数据，基于多维度感知数据构建DIKW图谱，基于DIKW图谱分析电缆通道异常情况，监控客户端用于从云平台获取数据并实现电缆通道三维可视化、故障报警和现场定位，所述多维度感知数据包括地理信息数据、电缆通道振动数据、电缆井运行环境数据和电缆接头温度数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述前端感知设备包括部署于电缆通道内的智能机器人，所述智能机器人用于采集电缆通道的地理位置信息数据，将地理位置信息数据与所在电缆通道内的其他前端感知设备采集的多维度感知数据一同发送至云平台。

3.根据权利要求1所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述前端感知设备包括光纤振动监测主机和光纤振动监测仪，所述光纤振动监测仪与铺设于电缆通道中光缆的备用芯相连接，所述光纤振动监测主机分别与光纤振动检测仪、云平台通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述前端感知设备包括部署于电缆井内的通信设备和传感器设备，所述传感器设备的输出端与通信设备相连接，所述通信设备与云平台通信连接，所述传感器设备包括温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器、光敏传感器、有害气体传感器、电缆接头温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述云平台包括：

类型化模块，用于将所接收的多维度感知数据进行类型化，生成相应的类型资源，所述类型资源包括数据资源、信息资源和知识资源；

转化模块，用于将类型资源进行同模态或跨模态转化，得到关于电缆通道运行情况的新类型资源；

图谱绘制模块，用于基于更新的类型资源定时重新绘制DIKW图谱，所述DIKW图谱包括数据图谱、信息图谱和知识图谱；

异常监测模块，用于遍历DIKW图谱，查找体现电缆通道运行情况的类型资源，根据所查找类型资源分析电缆通道是否存在异常情况。

6.根据权利要求5所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述云平台还包括：

冲突判断模块，用于在异常监测模块查找到多个体现电缆通道运行情况的类型资源时，根据异常情况知识数据库判断所查找到的类型资源体现的电缆通道运行情况是否冲突；

计算模块，用于在冲突检测子模块判断存在冲突时，分别计算所查找到的各个类型资源转换为体现电缆通道运行情况的信息资源所需付出的计算代价，将存在冲突的类型资源划分为若干个集合，集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况不存在冲突，计算各个集合内的类型资源计算代价总和作为集合总计算代价，根据集合内的类型资源体现的电缆通道运行情况重要性和集合总计算代价确定集合优先级；

异常处理模块，用于删除与优先级最高的集合存在冲突的其他集合，对优先级最高的集合中的类型资源体现的电缆通道运行情况进行处理。

7.根据权利要求5所述的一种基于多维信息感知的电缆通道全景管控***，其特征在于，所述云平台还包括：

标记编码模块，用于根据多维度感知数据和电缆通道运行情况对电缆通道进行编码和标记，建立电缆状态信息库；

建模模块，用于将电缆状态信息库数据叠加在三维城市模型上，建立基于三维城市的地下电缆通道可视化模型；

报表统计模块，用于基于多维度感知数据生成电缆通道历史运行情况记录报表；

可视化模块，用于在监控客户端上实现监测区域地下电缆实时运行信息和电缆通道历史运行情况记录报表的可视化，对各种异常情况产生语音警告和声光报警。

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