一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法技术方案

本发明专利技术属于电力电信电缆保护技术领域，特别涉及一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，利用声纹识别技术来对破坏行为的特征量进行识别，通过无线通信的低功耗物联网技术进行数据传输，数据和分析等预警系统核心部分位于云端服务器，并增加了设备管理模块，可以随时增加和删减硬件设备，便于预警系统的规模扩张和系统升级，人力、物力成本低，自动化、智能化程度高，防外力破坏效果好。

An early warning method of identification and early warning system based on external force damage of urban cable

【技术实现步骤摘要】
一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法
本专利技术属于电力电信电缆保护
，特别涉及一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法。
技术介绍
随着电网建设的迅速发展，输电线路所经区域扩大，地下电缆供电在配电系统中的比重越来越大。虽然电缆线路具有受自然环境影响较小、占地少、供电可靠性高等优势，但是电缆在使用中时常受到外力破坏，电缆供电安全可靠的优势受到严重影响。国内对于地下电缆的防护措施主要有：一、在运行中派专人进行正常性巡视、特殊巡视和重点工程巡视；二、对特殊地点安装警示牌提醒施工人员注意保护电缆；三、采用埋管、隧道等抗外力强度高的通道形式代替直埋等抗外力强度低的敷设方式。四、利用分布式光纤传感技术对电缆线路周边的振动情况进行监测，通过大量布置分布式光纤传感器可以实现无监测盲点。对于第一点，成本高，无法做到实时监控，覆盖范围小；对于第二点，保护效果小，出现损坏无法及时发现和维修；对于第三点，成本高，操作难度大；对于第四点，成本相对较低，覆盖范围大，现有采用这种振动传感器的监控系统大多采用振动信号幅值作为判断的标准，通过实验针对不同地方的实际情况设定阈值，超过设定阈值就认为振动发生，未超过阈值则为正常，这就使得其很容易产生误报，振动阈值设置存在困难，阈值过大则不能有效监测到振动，阈值小了又容易受到噪声影响。并且这种方法没有对振动源进行分类，只是简单的监测有无振动，不能确定振动来源。并且振动信号衰减严重，因此振动传感器的有效监测距离较低，因此需要布置大量的传感器。以上措施人力、物力成本高，自动化、智能化程度低，且实际防外力破坏效果不理想。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，成本低，自动化智能化程度高，预防预警效果好。一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，该方法采用了城市电缆外力破坏的预警系统，所述预警系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块，所述数据采集模块设置在地下电缆线路附近，并可将数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块和数据分析模块位于云服务器上，数据分析模块可发送预警信息到预警模块；所述预警模块位于工作人员管理中心；所述预警方法为，先在地下电缆线路附近安装数据采集模块，该数据采集模块为声纹采集传感器，获取破坏性设备的声纹特征信号，将特征信号传输至数据处理模块，特征信号经过数据处理后形成声纹模型，声纹模型保存在云服务器上的数据分析模块内，系统正常运行后，数据处理模块再次将采集到的特征信号处理成数据模型，与预存的声纹模型进行对比，若匹配成功，则生成预警信息发送至预警模块。进一步的，所述声纹采集传感器为硅麦。更进一步的，所述声纹采集传感器采集到的特征信号为40KHz的高品质单声道音频数据。更进一步的，所述声纹采集传感器为多个硅麦组合而成。更进一步的，所述多个硅麦朝向不同方向。更进一步的，所述声纹特征信号在传输过程中，进行了静音抑制处理。更进一步的，所述预警模块设置有无线通信子模块，可以通过无线网络直接向管理人员的移动设备发出警报信息。更进一步的，所述数据库中可以储存多种类型的声纹模型。更进一步的，所述预存的声纹模型包括挖掘机声纹模型、切割机声纹模型、机械破碎锤声纹模型、手持电搞声纹模型中的一种或多种。更进一步的，所述预警系统还包括设备管理模块，所述设备管理模块设置在云服务器上，可以增加和删减系统中的数据采集模块和预警模块中的设备授权，也可以查看现有设备信息；增加授权以后该设备可在本系统中正常传输数据和使用，删减授权以后该设备不能在本系统中使用。本专利技术的一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，设计科学合理，利用声纹识别技术来对破坏行为的特征量进行识别，通过无线通信的低功耗物联网技术进行数据传输，数据和分析等预警系统核心部分位于云端服务器，并增加了设备管理模块，可以随时增加和删减硬件设备，便于预警系统的规模扩张和系统升级，人力、物力成本低，自动化、智能化程度高，防外力破坏效果好。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法做进一步详细描述。本专利技术的一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，采用了城市电缆外力破坏的预警系统，所述预警系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块，所述数据采集模块设置在地下电缆线路附近，并可将数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块和数据分析模块位于云服务器上，数据分析模块可发送预警信息到预警模块；所述预警模块位于工作人员管理中心；所述预警方法为，先在地下电缆线路附近安装数据采集模块，该数据采集模块为声纹采集传感器，获取破坏性设备的声纹特征信号，将特征信号传输至数据处理模块，特征信号经过数据处理后形成声纹模型，声纹模型保存在云服务器上的数据分析模块内，系统正常运行后，数据处理模块再次采集到的特征信号数据模型，与预存的破坏性声纹模型进行对比，若匹配成功，则生成预警信息发送至预警模块。上述数据模型的建立方法为，首先对待识别的声纹特征信号进行读取，选取其中能表现声纹特点的特征参数作为待识别声纹的特征信号，其次在获取不同类别声纹的特征参数的基础上，对待识别的声纹信号做快速傅里叶变换，得出其各个频率段的共振峰值，用线性预测系数类特征向量来对待识别的声纹建立数据模型。上述预存的声纹模型的建立方法为，首先对标准声纹的特征信号进行读取，选取其中能表现声纹特点的特征参数作为标准声纹的特征信号，其次在获取不同类别声纹的特征参数的基础上，对标准声纹信号做快速傅里叶变换，得出其各个频率段的共振峰值，由于线性预测系数法能够反映声纹模型并且与共振峰相关，可以用线性预测系数类特征向量来对标准声纹建立声纹模型。例如，在施工过程中，最常见的挖掘机作业，其主要包括三种声纹，发动机转动过程的声纹、机械臂以及抓斗往复运动声纹、抓斗与地面摩擦声纹；其中，在挖掘机抓斗装卸东西的过程中机械臂的抖动会发出较大的声纹，因此，在选取挖掘机特征时采用抓斗工作时机械臂碰撞的声纹作为挖掘机的特征声纹，因为此声纹的能量较大，传播距离远，并且工作时出现频率高。经过研究，挖掘机的声纹是抓斗装卸料过程中机械臂以及抓斗连续多次碰撞时的那段信号，因为抓斗碰撞时声纹特征明显并且能量较大，传播距离远。通过对挖掘机的声纹信号做快速傅里叶变换，可以得出其各个频率段的共振峰值，由于线性预测系数法能够反映声纹模型并且与共振峰相关，因此，可以判断能够以LPC(线性预测系数)类特征向量来对挖掘机建立声纹模型。又如，机械破碎锤为液压机械设备，正常工作时声音由三种声纹叠加产生：发动机声纹，发动机正常工作期间，发动机的零部件发生相互摩擦碰撞就会产生噪声，其中最大噪声为活塞敲击汽缸壁时所产生的声纹；机械臂以及破碎锤钻头往复运动摩擦所产生声纹；破碎锤与地面碰撞声纹。其中，发动机噪声与机械臂往复运动声纹较弱，而破碎锤的锤头与地面碰撞时所产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，其特征在于：该方法采用了城市电缆外力破坏的预警系统，所述预警系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块，所述数据采集模块设置在地下电缆线路附近，并可将数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块和数据分析模块位于云服务器上，数据分析模块可发送预警信息到预警模块；所述预警模块位于工作人员管理中心；所述预警方法为，先在地下电缆线路附近安装数据采集模块，该数据采集模块为声纹采集传感器，获取破坏性设备的声纹特征信号，将特征信号传输至数据处理模块，特征信号经过数据处理后形成声纹模型，声纹模型保存在云服务器上的数据分析模块内，系统正常运行后，数据处理模块再次将采集到的特征信号处理成数据模型，与预存的声纹模型进行对比，若匹配成功，则生成预警信息发送至预警模块。/n

【技术特征摘要】
20200116 CN 20201004812041.一种基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，其特征在于：该方法采用了城市电缆外力破坏的预警系统，所述预警系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块，所述数据采集模块设置在地下电缆线路附近，并可将数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块和数据分析模块位于云服务器上，数据分析模块可发送预警信息到预警模块；所述预警模块位于工作人员管理中心；所述预警方法为，先在地下电缆线路附近安装数据采集模块，该数据采集模块为声纹采集传感器，获取破坏性设备的声纹特征信号，将特征信号传输至数据处理模块，特征信号经过数据处理后形成声纹模型，声纹模型保存在云服务器上的数据分析模块内，系统正常运行后，数据处理模块再次将采集到的特征信号处理成数据模型，与预存的声纹模型进行对比，若匹配成功，则生成预警信息发送至预警模块。


2.根据权利要求1所述的基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，其特征在于：所述声纹采集传感器为硅麦。


3.根据权利要求2所述的基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，其特征在于：所述声纹采集传感器采集到的特征信号为40KHz的高品质单声道音频数据。


4.根据权利要求2所述的基于城市电缆被外力破坏的识别预警系统的预警方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长辉，
申请(专利权)人：广州华铭电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44