一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，包括电弧热像数据采集模块、数据分析处理模块；电弧热像数据采集模块包括红外热成像模块、数据存储模块以及数据通信模块；红外热成像模块以多个设于电力电缆周围的红外热视模块作为前端探头；前端探头对电缆进行热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；数据存储模块把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理，并把处理后的图片与该部分电缆的可见光图片相融合以生成分析图；数据分析处理模块对分析图进行分析以对电缆进行电弧现象评估；本发明专利技术能实现对电力电缆电弧故障的实时监测及故障及时预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统
本专利技术涉及红外热视
，尤其是一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统。
技术介绍
随着经济的发展，如今在城市中压配电系统中，地下电力电缆得到了广泛的应用，但由于电缆结构上存在绝缘层，随着使用时间的深入，绝缘层的绝缘能力会退化，绝缘水平下降，泄露电流增加，最终导致电力电缆发生故障。电力电缆发生故障时产生的危害巨大，很有可能会导致停电，导致电力系统瘫痪，对城市造成难以预估的损失。电力电缆一旦发生故障，排查故障十分困难，耗费大量的人力物力财力，因此，电缆电弧在线监测预警系统十分必要。除外力破坏故障外，电力电缆发生故障时，通常首先表现为电弧故障。电弧是一种高温、高导电的游离气体，电力电缆产生电弧故障时会释放大量的热量，可能会引燃周围易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸，从而导致难以预估的后果。现阶段的电缆电弧故障检测一般采用的都是接触式检测装置，且成本较高，价格昂贵，难以实现大量的部署。而且现阶段的监测装置基本只有在电缆发生电弧故障后才会触发报警，无法在电力电缆发生电弧故障前进行预测报警，这样很有可能造成电缆抢救不及时而造成大量的经济损失。红外热视技术利用目标物体红外辐射的可探测性，收集物体温度数据生成温度分布图像，再通过一定的观点转换等手段将温度分布图转化为红外热辐射图像，相比于单点温度探测，红外热成像可以实现探测器视场内的整体区域温度分布。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，能实现对电力电缆电弧故障的实时监测及故障及时预警。本专利技术采用以下技术方案。一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，所述预警系统包括电弧热像数据采集模块、数据分析处理模块；所述电弧热像数据采集模块包括红外热成像模块、数据存储模块以及数据通信模块；所述红外热成像模块以多个设于电力电缆周围的红外热视模块作为前端探头；所述前端探头对电缆进行全方位的热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；所述数据存储模块经无线网络把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理，并把处理后的图片与该部分电缆的可见光图片相融合以生成分析图；数据分析处理模块对分析图进行分析以对电缆进行电弧现象评估。所述电弧现象评估包括评估电力电缆是否存在电弧、评估电缆电弧是否为故障电弧、评估电缆未来故障电弧的发生概率。所述电缆为埋地电缆。所述电缆的可见光图片为电缆埋地施工时拍摄的电缆照片。所述无线网络为GPRS远程通信网络。所述红外热视模块为低分辨率的红外热视模块。所述数据分析处理模块以分辨率增强模块对热成像图片进行图像处理；所述分辨率增强模块基于深度学习技术，可把低分辨率的热成像图片转换为高分辨率的热成像图片。所述数据分析处理模块还包括实时报警模块；当评估电力电缆存在电弧故障时，所述数据分析处理模块根据分析图定位电弧故障发生位置，并以实时报警模块对工作人员发出故障警报。所述评估电力电缆是否存在电弧、评估电缆电弧是否为故障电弧的方法包括以下步骤；A1、采集大量的电缆热成像图片；热成像图片包括无电弧时的电缆热像图、发生正常电弧现象时的电缆热像图以及发生电弧故障的电缆热像图；A2、基于深度学习算法，根据A1步骤中采集的电缆热成像图片对数据分析处理模块进行训练，使数据分析处理模块具备深度学习网络框架；A3、数据分析处理模块对实时采集的电缆热成像图片进行图像处理以提升其分辨率和清晰度，并把处理后热成像图片与该部位电缆的可见光图片融合，生成分析图；A4、数据分析处理模块经深度学习网络框架对分析图进行分析从而识别出电缆电弧，判断电缆是否产生电弧以及电缆是否发生电弧故障。所述评估电缆未来故障电弧的发生概率的方法为；数据分析处理模块基于机器学习算法，对电力电缆的历史热力数据进行分析处理，生成电力电缆的预测热像图，结合评估预测所设定的条件值，以预测热像图进一步预测出电力电缆是否会发生电弧故障。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将低分辨率红外热视技术引入到电力电缆电弧故障检测中来；及时对电缆的热力数据分析，判断电缆是否产生电弧以及是否发生电弧故障，同时基于机器学习算法对历史数据进行分析，实现对电缆热力的预测，预测电弧故障发生的可能性，及时作出相关检查工作，为管理部门的智能管理提供了可靠的保障。本专利技术中，所述前端探头对电缆进行全方位的热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；所述数据存储模块经无线网络把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理；该设计中，前端探头仅生成数据，热成像图片由后端数据分析处理模块根据前端探头数据绘制，从而大大减小了数据存储模块的存储压力和无线网络传输的带宽压力，在无线网络传输时，可采用压缩算法进一步缩小数据传输量，让GPRS这样的低速网络也能承载大量数据的传输。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：附图1是本专利技术的原理示意图；附图2是本专利技术数据分析处理模块的工作流程示意图；图中：1-电弧热像数据采集模块；2-数据分析处理模块。具体实施方式如图1-2所示，一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，所述预警系统包括电弧热像数据采集模块、数据分析处理模块；所述电弧热像数据采集模块包括红外热成像模块、数据存储模块以及数据通信模块；所述红外热成像模块以多个设于电力电缆周围的红外热视模块作为前端探头；所述前端探头对电缆进行全方位的热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；所述数据存储模块经无线网络把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理，并把处理后的图片与该部分电缆的可见光图片相融合以生成分析图；数据分析处理模块对分析图进行分析以对电缆进行电弧现象评估。所述电弧现象评估包括评估电力电缆是否存在电弧、评估电缆电弧是否为故障电弧、评估电缆未来故障电弧的发生概率。所述电缆为埋地电缆。所述电缆的可见光图片为电缆埋地施工时拍摄的电缆照片。所述无线网络为GPRS远程通信网络。所述红外热视模块为低分辨率的红外热视模块。所述数据分析处理模块以分辨率增强模块对热成像图片进行图像处理；所述分辨率增强模块基于深度学习技术，可把低分辨率的热成像图片转换为高分辨率的热成像图片。所述数据分析处理模块还包括实时报警模块；当评估电力电缆存在电弧故障时，所述数据分析处理模块根据分析图定位电弧故障发生位置，并以实时报警模块对工作人员发出故障警报。所述评估电力电缆是否存在电弧、评估电缆电弧是否为故障电弧的方法包括以下步骤；A1、采集大量的电缆热成像图片；热成像图片包括无电弧时的电缆热像图、发生正常电弧现象时的电缆热像图以及发生电弧故障的电缆热像图；A2、基于深度学习算法，根据A1步骤中采集的电缆热成像图片对数据分析处理模块进行训练，使数据分析处理模块具备深度学习网络框架；A3、数据分析处理模块对实时采集的电缆热成像图片进行图像处理以提升其分辨率和清晰度，并把处理后热成像图片与该部位电缆的可见光图片融合，生成分析图；A4、数据分析处理模块经深度学习网络框架对分析图进行分析从而识别出电缆电弧，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述预警系统包括电弧热像数据采集模块、数据分析处理模块；所述电弧热像数据采集模块包括红外热成像模块、数据存储模块以及数据通信模块；所述红外热成像模块以多个设于电力电缆周围的红外热视模块作为前端探头；所述前端探头对电缆进行全方位的热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；所述数据存储模块经无线网络把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理，并把处理后的图片与该部分电缆的可见光图片相融合以生成分析图；数据分析处理模块对分析图进行分析以对电缆进行电弧现象评估。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述预警系统包括电弧热像数据采集模块、数据分析处理模块；所述电弧热像数据采集模块包括红外热成像模块、数据存储模块以及数据通信模块；所述红外热成像模块以多个设于电力电缆周围的红外热视模块作为前端探头；所述前端探头对电缆进行全方位的热成像以采集电缆发热数据并贮于数据存储模块；所述数据存储模块经无线网络把电缆发热数据上传至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块根据电缆发热数据生成热成像图片并对图片进行增强处理，并把处理后的图片与该部分电缆的可见光图片相融合以生成分析图；数据分析处理模块对分析图进行分析以对电缆进行电弧现象评估。2.根据权利要求1所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述电弧现象评估包括评估电力电缆是否存在电弧、评估电缆电弧是否为故障电弧、评估电缆未来故障电弧的发生概率。3.根据权利要求2所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述电缆为埋地电缆。4.根据权利要求3所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述电缆的可见光图片为电缆埋地施工时拍摄的电缆照片。5.根据权利要求1所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述无线网络为GPRS远程通信网络。6.根据权利要求1所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述红外热视模块为低分辨率的红外热视模块。7.根据权利要求1所述的一种基于智能低成本红外热视的电缆电弧故障预警系统，其特征在于：所述数据分析处...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪希仁，范建威，江灏，陈静，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35