一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统，其中，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；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；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；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。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。从而提高准确度。从而提高准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及电气设备绝缘
，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。

技术介绍

[0002]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

[0003]根据本专利技术，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。
[0004]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法，包括：
[0005]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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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。
[0009]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：
[0010]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；
[0011]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。
[0012]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：
[0013]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；
[0014]对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，确定信噪比。
[0015]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：
[0016]计算红外波长1661nm和红外波长1715nm的相对载荷系数R11；
[0017]计算红外波长1614nm和红外波长1528nm的相对载荷系数R12；
[0018]计算红外波长1715nm和红外波长1706nm的相对载荷系数R13；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；
[0023]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。
[0024]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：
[0025]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；
[0026]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；
[0027]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；
[0028]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；
[0029]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。
[0030]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于近红外的电缆绝缘材料识别系统，包括：
[0031]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；
[0032]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；
[0033]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；
[0034]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。
[0035]可选地，转换光谱强度信号模块，包括：
[0036]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；
[0037]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。
[0038]可选地，确定信噪比模块，包括：
[0039]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；
[0040]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。
[0041]可选地，识别光谱强度信号模块，包括：
[0042]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；
[0043]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；
[0044]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；
[0045]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；
[0046]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；
[0047]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；
[0048]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；
[0049]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。
[0050]可选地，识别光谱强度信号模块，还包括：
[0051]计算波长载荷值子模块，用于计算红外波长1713nm的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外的电缆绝缘材料识别方法，其特征在于，包括：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；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；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；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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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：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；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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，包括：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；对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消噪，确定信噪比。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，包括：计算红外波长1661nm和红外波长1715nm的相对载荷系数R11；计算红外波长1614nm和红外波长1528nm的相对载荷系数R12；计算红外波长1715nm和红外波长1706nm的相对载荷系数R13；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；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；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；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；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。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，还包括：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；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；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；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；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。6.一种基于近红外的电缆绝缘材料识别系统，其特征在于，包括：
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，黄凯文，冯尧，赵健康，欧阳本红，张振鹏，李文杰，饶文彬，王昱力，夏荣，刘松华，章红军，王格，刘宗喜，黄杰，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：