基于智慧物联网的电缆隧道综合监控系统及方法与流程

1.本发明涉及电缆隧道监控技术领域，具体为基于智慧物联网的电缆隧道综合监控系统及方法。


背景技术：

2.在城市建设中，电缆隧道作为电力、通讯、计算机及有线电视的输送通道发挥着重要作用。对电缆隧道进行安全运维管理是保障电缆隧道正常运行的重要手段。随着城市建设的多元化发展，电缆隧道的复杂性增加，电缆隧道运行时，发生的故障、隐患越来越多,对电缆隧道的安全运维管理提出了更高层次的要求，研究设计一种对电缆隧道进行优化安全运维管理的方法，具有重要的现实意义。现有技术中，对电缆隧道的监管应用存在着各式各样的智能监测系统，在这些系统中记录着大量有关电缆隧道的状态数据和环境数据；然而对于这些监测中心相对来说是较为独立的，且由于监测方向的多样化，体现于隧道布局的设备装置成本和工程也较为庞大，对于一条冗长的电缆隧道带来的监测量是难以估量的，且维护成本也较高，所以如何在利用电缆隧道监测系统的基础上，合理利用运维资源，对较长的隧道进行分区段管理来提高系统的有效利用率以及预警的精确性是要进一步研究的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供基于智慧物联网的电缆隧道综合监控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，包括以下分析步骤；
5.步骤s1：搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；电缆隧道监控平台基于所包含的监测中心获取相应的状态数据存储至对应的中心数据库；基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；
6.步骤s2：将电缆隧道监控平台记录的电缆隧道进行分段，划分为若干监测区段；并提取每一监测区段关于各监测中心对应的监测特征集合，分析每一监测区段相应的安全评估指数；
7.步骤s3：将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；
8.步骤s4：基于监测区段序列，对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警，考察周期是指获取监测特征数据分析生成监测区段序列的分析周期。
9.进一步的，步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，包括以下分析步骤：
10.电缆本体状态监测中心包括高压电缆局部放电监测、电缆接头温度在线监测和电缆护套环流监测；
11.高压电缆局部放电监测获取放电数据集，放电数据集包括实时显示各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次和放电相对位置；
12.电缆接头温度在线监测采用温度传感器获取温度测量数值；
13.电缆护套环流监测通过安装在电缆接头接地引出线或交叉互连线上电流互感器，来获取接线地上电流的大小；
14.隧道环境监测中心包括通风、消防、排水、照明、温湿度、有毒气体、门禁和视频的实时监控并获取对应监控数据；附属设施监测中心是指对隧道内井盖、井内环境进行监控；
15.井盖内置倾角传感器，可识别井盖20-90度倾角的变化；且可以设置井盖开关状态以区分维护人员对井盖操作对井盖角度的改变。
16.将每一监测中心获取的数据传输至中心数据库。
17.进一步的，步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，还包括以下分析步骤：
18.提取中心数据库记录的异常事件，异常事件是指电缆隧道发生意外危险需要维护人员进行检修的事件；提取异常事件中记录的异常值集合y，将异常值集合y与每一监测中心对应的特征数据分别进行比较，存储目标特征于第一监测集合中；目标特征是指记录于异常值集合中的每一监测中心数据对应的特征；
19.并获取第一监测集合中第i个目标特征的特征差值wi，wi＝q
yi-q
0i
，q
yi
表示异常值集合y中第i个目标特征的数值最小值，q
0i
表示实时监测记录对应第i个目标特征的数值平均值；将第i个目标特征的特征差值与目标特征构建第一数据包ai存储与第一监测集合中，ai＝(yi,wi)，yi表示异常值集合y中第i个目标特征；特征差值表示监测过程中特征数据距离异常特征值的平均最小范围；
20.获取异常值集合y对应记录的发生时间和发生位置，获取发生时间前一监测周期内的天气状态，天气状态是指记录存在的雨雪天气；获取发生位置对应湿度传感器获取的湿度值为监测湿度值；获取第一监测集合中的目标特征在监测湿度值区段的数值差值，若数值差值大于差值阈值，则输出对应目标特征为重点特征，并获取第j个重点特征对应监测周期内的监测湿度最小值和发生位置构建第二数据包bj，＝(xj,ej)，xj表示第j个重点特征，ej表示第j个重点特征对应的监测湿度最小值和发生位置；
21.因为雨雪天气会影响隧道内湿度的改变，当湿度增加时过多的水分会对隧道内电缆的安全造成影响，会产生如渗水、漏水等问题，所以分析由于天气影响监测特征数据的改变可以在一定程度上预判电缆隧道的安全状态，以及由于电缆隧道的特殊性不同位置的湿度可能也存在差异；
22.监测湿度值区段是指异常事件发生前一监测周期记录的湿度值最小值和最大值构成的区间；
23.将第二数据包存储至第二监测集合中；并以第一监测集合和第二监测集合构建每一监测中心的监测特征集合。
24.进一步的，分析每一监测区段相应的安全评估指数，包括以下分析步骤：
25.获取第k个监测区段内记录的待分析特征，待分析特征是指监测中心在监测区段记录的所有特征；
26.记录待分析特征所属第一监测集合的个数n1和总待分析特征个数n0，并输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；利用公式：
27.rk＝s1*(n1/n0)+s2*[∑(wk/w)]+s3*(g
k0
/g
k1
)+s4*uk[0028]
计算第k个监测区段内的安全评估指数rk，其中wk表示第k个监测区段内有效特征与异常值集合y对应的数值差值，w表示与有效特征相同的目标特征对应数据包的特征差值；差值比例越大说明实时监测对应区段存在风险异常的可能性就越大；
[0029]gk0
表示第k个监测区段的实时湿度值，g
k1
表示第k个监测区段对应第二数据包中的湿度值，若存在某一监测区段不存在匹配的第二数据包时，则输出g
k0
/g
k1
＝0；说明在该区段的特征数据并不会受到湿度的影响，即在该区段不存在受湿度影响的监测特征；
[0030]
uk表示第k个监测区段位置是否记录于第二监测集合对应的特征值，当监测区段的位置记录于第二监测集合中时，输出uk＝a1，当监测区段的位置未记录于第二监测集合中时，输出uk＝a2，a1大于a2；s1、s2、s3和s4分别表示对应的相关系数，s1+s2+s3+s4＝1。
[0031]
进一步的，步骤s4包括以下分析步骤：
[0032]
获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；
[0033]
为监测区段设定不同预警优先级是因为电缆隧道的长度一般较长，在铺设智能设备获取相应数据时难以考量所有位置区域，且获取的数据量庞大，所消耗的监测资源也较多，所以合理的分析不同区段的风险程度来设定不同的监测等级，布设监测程度不一的场景来进行精确有效的监测可以提高物联网监测的利用度和有效度；
[0034]
获取预警优先级执行后的响应时段，响应时段是指输出预警信号到电缆隧道实际异常的间隔时段；若响应时段大于响应时长阈值，则更新考察周期为t1，t1＝t1+t0，t1表示上一考察周期的考察时长，t0表示响应时长阈值；若响应时段小于等于响应时长阈值，则保持考察周期为t1＝t1；
[0035]
动态预警是指在每一考察周期输出对应的监测区段序列时，根据实时序列进行预警响应。提高了系统对于环境的自适应能力，分析条件不再单一化。
[0036]
电缆隧道综合监控系统，包括电缆隧道监控平台搭建模块、监测特征集合分析模块、安全评估指数分析模块、监测序列生成模块和动态预警模块；
[0037]
电缆隧道监控平台搭建模块用于搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；
[0038]
监测特征集合分析模块用于基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；
[0039]
安全评估指数分析模块用于分析每一监测区段相应的安全评估指数；
[0040]
监测序列生成模块用于将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；
[0041]
动态预警模块用于对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警。
[0042]
进一步的，监测特征集合分析模块包括数据传输单元、第一监测集合分析单元和第二监测集合分析单元；
[0043]
数据传输单元用于获取各监测中心记录的监测数据传输至中心数据库；
[0044]
第一监测集合分析单元用于提取中心数据库记录的异常事件和异常值，分析输出构建目标特征差值和目标特征的第一数据包存储至第一监测集合中；
[0045]
第二监测集合分析单元用于获取异常值集合对应的发生时间和发生位置，分析输出构建重点特征的第二数据包存储至第二监测集合中。
[0046]
进一步的，安全评估指数分析模块包括特征数据获取单元、有效特征确定单元和安全评估指数计算单元；
[0047]
特征数据获取单元用于获取监测区段内记录的待分析特征以及待分析特征对应的个数和数值；
[0048]
有效特征确定单元用于输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；
[0049]
安全评估指数计算单元用于基于特征数据获取单元输出的结果和有效特征确定单元输出的结果计算每一监测区段的安全评估指数。
[0050]
进一步的，动态预警模块包括预警优先级设定单元、考察周期更新单元和预警响应单元；
[0051]
预警优先级设定单元用于获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；
[0052]
考察周期更新单元用于分析响应时段与响应时长阈值的大小关系更新考察周期；
[0053]
预警响应单元用于在每一考察周期输出的监测区段序列进行对应预警响应。
[0054]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本技术通过对应用物联网监测系统的电缆隧道进行特征提取，将提取的特征与历史记录的异常事件的特征进行分别对比，得到可以作为衡量异常状态的进一步特征，并基于划分的区段对每一区段进行综合评估，实现同一评估体系下不同数值的呈现来确定不同区段的安全程度，从而确定区段的预警等级差异；同时本技术还设定了动态考察周期来适应环境改变影响的数值变化，从而调整监测区段的预警差异，实现智能监测系统的高效利用，使得维护人员可以有针对性的对任一区段进行监测，而不是对整个电缆隧道进行排查，提高了电缆隧道的维护效率，以及合理的分析不同区段的风险程度来设定不同的监测等级，布设监测程度不一的场景来进行精确有效的监测可以提高物联网监测的利用度和有效度。
附图说明
[0055]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0056]
图1是本发明基于智慧物联网的电缆隧道综合监控系统及方法的结构示意图。
具体实施方式
[0057]
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做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。
[0058]
请参阅图1，本发明提供技术方案：基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，包括以下分析步骤；
[0059]
步骤s1：搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；电缆隧道监控平台基于
所包含的监测中心获取相应的状态数据存储至对应的中心数据库；基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；
[0060]
步骤s2：将电缆隧道监控平台记录的电缆隧道进行分段，划分为若干监测区段；并提取每一监测区段关于各监测中心对应的监测特征集合，分析每一监测区段相应的安全评估指数；
[0061]
步骤s3：将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；
[0062]
步骤s4：基于监测区段序列，对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警，考察周期是指获取监测特征数据分析生成监测区段序列的分析周期。
[0063]
步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，包括以下分析步骤：
[0064]
电缆本体状态监测中心包括高压电缆局部放电监测、电缆接头温度在线监测和电缆护套环流监测；
[0065]
高压电缆局部放电监测获取放电数据集，放电数据集包括实时显示各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次和放电相对位置；
[0066]
高压电缆局部放电监测能存储测试谱图、放电趋势，从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判断依据，为电缆的检修工作提供依据；
[0067]
电缆接头温度在线监测采用温度传感器获取温度测量数值；
[0068]
温度传感器为高精度工业级高精度温度传感器，它集温度测量、a/d转换为一体，可在1s内将模拟信号转换成数字信号。此外，与传统的热敏电阻等测温元件相比，该传感器可直接读取被测物体的温度，并且可以根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
[0069]
电缆护套环流监测通过安装在电缆接头接地引出线或交叉互连线上电流互感器，来获取接线地上电流的大小；
[0070]
隧道环境监测中心包括通风、消防、排水、照明、温湿度、有毒气体、门禁和视频的实时监控并获取对应监控数据；附属设施监测中心是指对隧道内井盖、井内环境进行监控；
[0071]
井盖内置倾角传感器，可识别井盖20-90度倾角的变化；且可以设置井盖开关状态以区分维护人员对井盖操作对井盖角度的改变。
[0072]
将每一监测中心获取的数据传输至中心数据库。
[0073]
步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，还包括以下分析步骤：
[0074]
提取中心数据库记录的异常事件，异常事件是指电缆隧道发生意外危险需要维护人员进行检修的事件；提取异常事件中记录的异常值集合y，将异常值集合y与每一监测中心对应的特征数据分别进行比较，存储目标特征于第一监测集合中；目标特征是指记录于异常值集合中的每一监测中心数据对应的特征；如电缆本体状态监测中心记录的电缆接头温度值，则对应特征为电缆接头温度，若电缆接头温度存在于异常事件记录的异常值时，则输出电缆接头温度为目标特征；
[0075]
并获取第一监测集合中第i个目标特征的特征差值wi，wi＝q
yi-q
0i
，q
yi
表示异常值集合y中第i个目标特征的数值最小值，q
0i
表示实时监测记录对应第i个目标特征的数值平均值；将第i个目标特征的特征差值与目标特征构建第一数据包ai存储与第一监测集合中，ai
＝(yi,wi)，yi表示异常值集合y中第i个目标特征；特征差值表示监测过程中特征数据距离异常特征值的平均最小范围；
[0076]
获取异常值集合y对应记录的发生时间和发生位置，获取发生时间前一监测周期内的天气状态，天气状态是指记录存在的雨雪天气；获取发生位置对应湿度传感器获取的湿度值为监测湿度值；获取第一监测集合中的目标特征在监测湿度值区段的数值差值，若数值差值大于差值阈值，则输出对应目标特征为重点特征，并获取第j个重点特征对应监测周期内的监测湿度最小值和发生位置构建第二数据包bj，＝(xj,ej)，xj表示第j个重点特征，ej表示第j个重点特征对应的监测湿度最小值和发生位置；
[0077]
因为雨雪天气会影响隧道内湿度的改变，当湿度增加时过多的水分会对隧道内电缆的安全造成影响，会产生如渗水、漏水等问题，所以分析由于天气影响监测特征数据的改变可以在一定程度上预判电缆隧道的安全状态，以及由于电缆隧道的特殊性不同位置的湿度可能也存在差异；
[0078]
监测湿度值区段是指异常事件发生前一监测周期记录的湿度值最小值和最大值构成的区间；
[0079]
将第二数据包存储至第二监测集合中；并以第一监测集合和第二监测集合构建每一监测中心的监测特征集合。
[0080]
第一监测集合和第二监测集合在分析过程中没有区分监测中心类型，只需在最后构建每一监测中心的监测特征集合中对不同监测中心的特征进行归类即可。
[0081]
分析每一监测区段相应的安全评估指数，包括以下分析步骤：
[0082]
获取第k个监测区段内记录的待分析特征，待分析特征是指监测中心在监测区段记录的所有特征；
[0083]
记录待分析特征所属第一监测集合的个数n1和总待分析特征个数n0，并输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；利用公式：
[0084]rk
＝s1*(n1/n0)+s2*[∑(wk/w)]+s3*(g
k0
/g
k1
)+s4*uk[0085]
计算第k个监测区段内的安全评估指数rk，其中wk表示第k个监测区段内有效特征与异常值集合y对应的数值差值，w表示与有效特征相同的目标特征对应数据包的特征差值；差值比例越大说明实时监测对应区段存在风险异常的可能性就越大；
[0086]gk0
表示第k个监测区段的实时湿度值，g
k1
表示第k个监测区段对应第二数据包中的湿度值，若存在某一监测区段不存在匹配的第二数据包时，则输出g
k0
/g
k1
＝0；说明在该区段的特征数据并不会受到湿度的影响，即在该区段不存在受湿度影响的监测特征；
[0087]
uk表示第k个监测区段位置是否记录于第二监测集合对应的特征值，当监测区段的位置记录于第二监测集合中时，输出uk＝a1，当监测区段的位置未记录于第二监测集合中时，输出uk＝a2，a1大于a2；s1、s2、s3和s4分别表示对应的相关系数，s1+s2+s3+s4＝1。
[0088]
上述湿度值和数值差值均表示归一化后的值。
[0089]
如实施例所示：
[0090]
在任一监测区段内记录监测特征：局部放电幅值、频次，有毒气体和温度测量数值；位置c；
[0091]
监测特征集合包含位置c不包含湿度特征引起改变的重点特征；设特征值a1＝1，a2＝0.5；
[0092]
且属于第一监测集合的特征为：幅值、频次；
[0093]
则计算安全评估指数为
[0094]
r1＝s1*(n1/n0)+s2*[∑(wk/w)]+s3*(g
k0
/g
k1
)+s4*uk[0095]
＝s1*(2/4)+s2*(实际幅值差值/特征幅值差值+实际频次差值/特征频次差值)+s3*0+s1*1。步骤s4包括以下分析步骤：
[0096]
获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；
[0097]
为监测区段设定不同预警优先级是因为电缆隧道的长度一般较长，在铺设智能设备获取相应数据时难以考量所有位置区域，且获取的数据量庞大，所消耗的监测资源也较多，所以合理的分析不同区段的风险程度来设定不同的监测等级，布设监测程度不一的场景来进行精确有效的监测可以提高物联网监测的利用度和有效度；
[0098]
获取预警优先级执行后的响应时段，响应时段是指输出预警信号到电缆隧道实际异常的间隔时段；若响应时段大于响应时长阈值，则更新考察周期为t1，t1＝t1+t0，t1表示上一考察周期的考察时长，t0表示响应时长阈值；若响应时段小于等于响应时长阈值，则保持考察周期为t1＝t1；
[0099]
动态预警是指在每一考察周期输出对应的监测区段序列时，根据实时序列进行预警响应。提高了系统对于环境的自适应能力，分析条件不再单一化。
[0100]
电缆隧道综合监控系统，包括电缆隧道监控平台搭建模块、监测特征集合分析模块、安全评估指数分析模块、监测序列生成模块和动态预警模块；
[0101]
电缆隧道监控平台搭建模块用于搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；
[0102]
监测特征集合分析模块用于基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；
[0103]
安全评估指数分析模块用于分析每一监测区段相应的安全评估指数；
[0104]
监测序列生成模块用于将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；
[0105]
动态预警模块用于对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警。
[0106]
监测特征集合分析模块包括数据传输单元、第一监测集合分析单元和第二监测集合分析单元；
[0107]
数据传输单元用于获取各监测中心记录的监测数据传输至中心数据库；
[0108]
第一监测集合分析单元用于提取中心数据库记录的异常事件和异常值，分析输出构建目标特征差值和目标特征的第一数据包存储至第一监测集合中；
[0109]
第二监测集合分析单元用于获取异常值集合对应的发生时间和发生位置，分析输出构建重点特征的第二数据包存储至第二监测集合中。
[0110]
安全评估指数分析模块包括特征数据获取单元、有效特征确定单元和安全评估指数计算单元；
[0111]
特征数据获取单元用于获取监测区段内记录的待分析特征以及待分析特征对应的个数和数值；
[0112]
有效特征确定单元用于输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；
[0113]
安全评估指数计算单元用于基于特征数据获取单元输出的结果和有效特征确定单元输出的结果计算每一监测区段的安全评估指数。
[0114]
动态预警模块包括预警优先级设定单元、考察周期更新单元和预警响应单元；
[0115]
预警优先级设定单元用于获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；
[0116]
考察周期更新单元用于分析响应时段与响应时长阈值的大小关系更新考察周期；
[0117]
预警响应单元用于在每一考察周期输出的监测区段序列进行对应预警响应。
[0118]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0119]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

技术特征：
1.基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，其特征在于，包括以下分析步骤；步骤s1：搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，所述电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；所述电缆隧道监控平台基于所包含的监测中心获取相应的状态数据存储至对应的中心数据库；基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；步骤s2：将电缆隧道监控平台记录的电缆隧道进行分段，划分为若干监测区段；并提取每一监测区段关于各监测中心对应的监测特征集合，分析每一监测区段相应的安全评估指数；步骤s3：将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；步骤s4：基于监测区段序列，对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警，所述考察周期是指获取监测特征数据分析生成监测区段序列的分析周期。2.根据权利要求1所述的基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，其特征在于：所述步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，包括以下分析步骤：所述电缆本体状态监测中心包括高压电缆局部放电监测、电缆接头温度在线监测和电缆护套环流监测；所述高压电缆局部放电监测获取放电数据集，所述放电数据集包括实时显示各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次和放电相对位置；所述电缆接头温度在线监测采用温度传感器获取温度测量数值；所述电缆护套环流监测通过安装在电缆接头接地引出线或交叉互连线上电流互感器，来获取接线地上电流的大小；所述隧道环境监测中心包括通风、消防、排水、照明、温湿度、有毒气体、门禁和视频的实时监控并获取对应监控数据；所述附属设施监测中心是指对隧道内井盖、井内环境进行监控；将每一监测中心获取的数据传输至中心数据库。3.根据权利要求2所述的基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，其特征在于：所述步骤s1中构建每一监测中心的监测特征集合，还包括以下分析步骤：提取中心数据库记录的异常事件，所述异常事件是指电缆隧道发生意外危险需要维护人员进行检修的事件；提取异常事件中记录的异常值集合y，将异常值集合y与每一监测中心对应的特征数据分别进行比较，存储目标特征于第一监测集合中；所述目标特征是指记录于异常值集合中的每一监测中心数据对应的特征；并获取第一监测集合中第i个目标特征的特征差值w
i
，w
i
＝q
yi-q
0i
，q
yi
表示异常值集合y中第i个目标特征的数值最小值，q
0i
表示实时监测记录对应第i个目标特征的数值平均值；将第i个目标特征的特征差值与目标特征构建第一数据包a
i
存储与第一监测集合中，a
i
＝(y
i
,w
i
)，y
i
表示异常值集合y中第i个目标特征；获取异常值集合y对应记录的发生时间和发生位置，获取发生时间前一监测周期内的天气状态，所述天气状态是指记录存在的雨雪天气；获取发生位置对应湿度传感器获取的湿度值为监测湿度值；获取第一监测集合中的目标特征在监测湿度值区段的数值差值，若数值差值大于差值阈值，则输出对应目标特征为重点特征，并获取第j个重点特征对应监测
周期内的监测湿度最小值和发生位置构建第二数据包b
j
，＝(x
j
,e
j
)，x
j
表示第j个重点特征，e
j
表示第j个重点特征对应的监测湿度最小值和发生位置；所述监测湿度值区段是指异常事件发生前一监测周期记录的湿度值最小值和最大值构成的区间；将第二数据包存储至第二监测集合中；并以第一监测集合和第二监测集合构建每一监测中心的监测特征集合。4.根据权利要求3所述的基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，其特征在于：所述分析每一监测区段相应的安全评估指数，包括以下分析步骤：获取第k个监测区段内记录的待分析特征，所述待分析特征是指监测中心在所述监测区段记录的所有特征；记录所述待分析特征所属第一监测集合的个数n1和总待分析特征个数n0，并输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；利用公式：r
k
＝s1*(n1/n0)+s2*[∑(w
k
/w)]+s3*(g
k0
/g
k1
)+s4*u
k
计算第k个监测区段内的安全评估指数r
k
，其中wk表示第k个监测区段内有效特征与异常值集合y对应的数值差值，w表示与有效特征相同的目标特征对应数据包的特征差值；g
k0
表示第k个监测区段的实时湿度值，g
k1
表示第k个监测区段对应第二数据包中的湿度值，若存在某一监测区段不存在匹配的第二数据包时，则输出g
k0
/g
k1
＝0；u
k
表示第k个监测区段位置是否记录于第二监测集合对应的特征值，当监测区段的位置记录于第二监测集合中时，输出u
k
＝a1，当监测区段的位置未记录于第二监测集合中时，输出u
k
＝a2，所述a1大于a2；s1、s2、s3和s4分别表示对应的相关系数，s1+s2+s3+s4＝1。5.根据权利要求4所述的基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法，其特征在于：所述步骤s4包括以下分析步骤：获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；所述预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；获取预警优先级执行后的响应时段，所述响应时段是指输出预警信号到电缆隧道实际异常的间隔时段；若响应时段大于响应时长阈值，则更新考察周期为t1，t1＝t1+t0，t1表示上一考察周期的考察时长，t0表示响应时长阈值；若响应时段小于等于响应时长阈值，则保持考察周期为t1＝t1；所述动态预警是指在每一考察周期输出对应的监测区段序列时，根据实时序列进行预警响应。6.应用权利要求1-5中任一项所述的基于智慧物联网的电缆隧道综合监控方法的电缆隧道综合监控系统，其特征在于，包括电缆隧道监控平台搭建模块、监测特征集合分析模块、安全评估指数分析模块、监测序列生成模块和动态预警模块；所述电缆隧道监控平台搭建模块用于搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台，所述电缆隧道监控平台包括电缆本体状态监测中心、隧道环境监测中心和附属设施监测中心；所述监测特征集合分析模块用于基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；所述安全评估指数分析模块用于分析每一监测区段相应的安全评估指数；
所述监测序列生成模块用于将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；所述动态预警模块用于对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警。7.根据权利要求6所述的电缆隧道综合监控系统，其特征在于：所述监测特征集合分析模块包括数据传输单元、第一监测集合分析单元和第二监测集合分析单元；所述数据传输单元用于获取各监测中心记录的监测数据传输至中心数据库；所述第一监测集合分析单元用于提取中心数据库记录的异常事件和异常值，分析输出构建目标特征差值和目标特征的第一数据包存储至第一监测集合中；所述第二监测集合分析单元用于获取异常值集合对应的发生时间和发生位置，分析输出构建重点特征的第二数据包存储至第二监测集合中。8.根据权利要求7所述的电缆隧道综合监控系统，其特征在于：所述安全评估指数分析模块包括特征数据获取单元、有效特征确定单元和安全评估指数计算单元；所述特征数据获取单元用于获取监测区段内记录的待分析特征以及待分析特征对应的个数和数值；所述有效特征确定单元用于输出属于第一监测集合的待分析特征为有效特征；所述安全评估指数计算单元用于基于所述特征数据获取单元输出的结果和所述有效特征确定单元输出的结果计算每一监测区段的安全评估指数。9.根据权利要求8所述的电缆隧道综合监控系统，其特征在于：所述动态预警模块包括预警优先级设定单元、考察周期更新单元和预警响应单元；所述预警优先级设定单元用于获取监测区段序列，依次设定监测区段序列的预警优先级；所述预警优先级的预警等级随着序列位置的增加而减小；所述考察周期更新单元用于分析响应时段与响应时长阈值的大小关系更新考察周期；所述预警响应单元用于在每一考察周期输出的监测区段序列进行对应预警响应。

技术总结
本发明涉及电缆隧道监控技术领域，具体为基于智慧物联网的电缆隧道综合监控系统及方法，包括电缆隧道监控平台搭建模块、监测特征集合分析模块、安全评估指数分析模块、监测序列生成模块和动态预警模块；电缆隧道监控平台搭建模块用于搭建以智慧物联网为基础的电缆隧道监控平台；监测特征集合分析模块用于基于各中心数据库，构建每一监测中心的监测特征集合；安全评估指数分析模块用于分析每一监测区段相应的安全评估指数；监测序列生成模块用于将每一监测区段按照安全评估指数的数值大小进行排序，生成监测区段序列；动态预警模块用于对序列中监测区段进行预警优先级的设定；并制定考察周期以更新监测区段序列做出动态预警。警。警。


技术研发人员：李延超 高永辉 蔺国勇 张智 房体品 苏衍朋 李昊
受保护的技术使用者：济南英华自动化技术有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/9/22