[0001] 本发明属于电缆巡检技术领域，具体涉及一种电缆智能化巡检系统及巡检方法。

[0002] 电缆包括电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆和铝合金电缆多种用途的电缆，它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路和电器；电缆智能化指的是将物联网、传感器、数据处理和通信技术应用于电缆系统，实现电缆的状态监测、故障预警、维护管理功能，智能化电缆系统主要在电力、通信、交通和工业领域广泛应用，其核心目的是提高电缆的安全性、可靠性和运维效率；而现有电缆智能化巡检在测量精度方面较差，且信号容易受到模拟信号的干扰影响，进而造成不能预测和诊断电力系统中的异常情况。

[0003] 现有技术中公开号为CN114692989A的一种电缆井智能化巡检系统，该系统包括预拍摄模块、数据收集模块、线路规划模块、控制中心、若干巡检机器人、物体识别模块、数据分析模块、预警模块以及数据存储模块；目的是通过线路规划模块获得的巡检线路，安排对应数量的巡检机器人前往巡检；并通过调节巡检机器人携带的摄像机的高度和角度，拍摄若干高清的电缆井设备照片；将照片与预拍摄模块拍摄的照片进行对比；但该系统在电压监测、环境监测和巡检结果可视化方面具有明显欠缺，同时该系统在巡检方面缺乏灵活性，在数据处理分析方面缺乏对电缆状态的深入分析。

[0032] 实施例1：

[0033] 如图1所示，本发明所述的电缆智能化巡检方法，包括以下步骤：

[0034] S1：自动巡检，使用搭载有红外温度传感器的机器人和无人机按照预定路径对电缆进行非接触式温度检测；

[0035] S2：数据采集，数字电压传感器从电缆获取电压信号，并通过物联网模块将测得的电压信号传输至数据后台；

[0036] S3：持续监控，湿度传感器、霍尔效应传感器和直流漏电流传感器分别监测电缆周围的湿度、电流产生的磁场及电缆的绝缘电阻状态；

[0037] S4:数据处理，数据监测模块对接收的数据进行初步处理后通过物联网模块传输至数据后台存储模块；

[0038] S5：数据分析，数据分析模块对数据存储模块存储的数据进行深度分析，评估电缆的老化情况和故障率；

[0039] S6：可视化展示，根据数据分析结果生成巡检报告，并通过图表、热力图的方式展示电缆状态。

[0040] 机器人和无人机根据电缆的实际工作状态调整巡检频率和巡检区域。

[0041] 数据分析模块根据历史数据预测电缆的未来故障趋势。

[0042] 具体的，在开始巡检前需要进行初始化和配置，包括设置机器人和无人机的巡检路径，校准数字电压传感器，物联网模块的无线传输参数也需要根据现场环境进行优化配置，以确保数据的实时传输和远程监测。

[0043] 具体的，机器人和无人机搭载红外温度传感器，按照预设的巡检路径对电缆进行非接触式温度检测，机器人负责地面巡检，而无人机负责高空或难以到达区域的巡检，红外温度传感器通过检测电缆辐射的红外波长来采集电缆温度数据。

[0044] 具体的，数字电压传感器连接到电缆上，精确测量电缆的电压数据，数字电压传感器中的模数转换器通过ADC芯片将电压信号转换为数字信号，信号调理电路进行滤波、增益调节和抗干扰处理，微处理器处理数字信号，将数据转换为可识别的电压值。

[0045] 具体的，湿度传感器、霍尔效应传感器和直流漏电流传感器分别监测电缆周围的湿度、电流产生的磁场及电缆的绝缘电阻状态。

[0046] 具体的，数据监测模块对接收到的数据进行初步处理，包括数据的清洗、格式化和初步分析，处理后的数据通过物联网模块传输至数据后台存储模块。

[0047] 具体的，数据后台存储模块中的数据记录模块和数据存储模块分别负责记录和存储电缆智能化巡检下收集到的各种关键参数，数据后台存储模块中的数据分析模块基于上述记录和存储的数据进行深入分析，评估电缆的老化情况和故障率，提供维护计划的科学依据。

[0048] 具体的，可视化展示模块根据数据分析结果自动生成巡检报告，并通过图表、热力图的可视化方式展示电缆状态，这些报告通过系统向运维人员发送通知，提醒他们查看最新的巡检结果，并根据报告中提出的问题制定相应的维护计划，及时修复潜在的故障点。

[0049] 具体的，在不同的地理和气候条件下，电缆的工作环境可能会有很大的差异。为了增强系统的适应性，可以为机器人和无人机配备环境适应性模块，比如在高温环境下增加散热系统，在潮湿环境中增加防水涂层，以及在寒冷地区增加加热元件以保持传感器的正常工作。

[0050] 具体的，机器人和无人机的巡检路径可以根据电缆的地理分布和历史故障数据进行智能规划，利用机器学习，可以预测电缆故障的高风险区域，并优先对这些区域进行巡检。此外，还可以根据实时天气条件和地形变化动态调整巡检路径，以确保巡检效率和安全性。

[0051] 具体的，考虑到机器人和无人机在执行任务时的能源消耗，可以集成能源管理系统，通过优化巡检路线和任务调度来减少能源消耗。例如，无人机可以在巡检过程中利用太阳能板进行充电，而机器人则可以在巡检间隙自动返回充电站进行快速充电。

[0052] 具体的，自动巡检可设置自适应巡检频率，机器人和无人机可以根据电缆的历史故障数据和当前的运行状态自动调整巡检频率，例如在故障高发期或极端天气条件下，系统可以增加巡检频次，以确保电缆的安全运行；设置智能导航系统机器人和无人机配备高级导航系统，能够识别和避开障碍物，同时在GPS信号弱或无信号的环境下，利用惯性导航系统和环境感知传感器保持精确定位；联合多机协同作业，在大规模电缆网络中，多台机器人和无人机可以协同作业，通过物联网模块进行通信，共享巡检数据，优化巡检路径，提高巡检效率。

[0053] 具体的，数据采集可采用高精度数字电压传感器，数字电压传感器采用高精度ADC芯片，能够实现微伏级别的电压测量，确保电压数据的精确性；优化信号调理电路的，信号调理电路中包含的滤波电路可以针对电缆运行中的特定噪声频率进行优化，增益调节电路可以根据电缆电压的动态范围自动调整增益，抗干扰电路则来抑制电磁干扰；物联网模块在传输数据时采用端到端加密技术，确保数据在传输过程中的安全性和隐私性。

[0054] 具体的，持续监控可增加环境适应性传感器，湿度传感器、霍尔效应传感器和直流漏电流传感器都具备环境适应性，能够在极端温度和湿度条件下稳定工作上述传感器具备自校准功能，能够定期校准以保持测量精度，减少误差；通过数据融合技术，将不同传感器的数据结合起来，提供更全面的电缆状态信息。

[0055] 具体的，数据处理与分析的深度应用一方面表现在实时数据处理，数据监测模块能够实时处理传感器数据，快速响应电缆状态的任何变化；数据分析模块采用深度学习，通过训练模型识别电缆故障的模式，提高故障预测的准确性；另一方面可利用数据挖掘技术，从历史数据中发现潜在的故障规律和维护的最佳实践。

[0056] 具体的，可视化展示的交互式可生成交互式报告，运维人员可以通过交互式界面选择不同的数据视图和分析结果，生成定制化的巡检报告；也利用虚拟现实技术，运维人员可以在电缆网络的三维模型中，直观地查看电缆状态和潜在问题；同时可以设置智能报警系统，当系统检测到异常时，除了生成报告外，还可以通过智能报警系统及时通知相关人员，包括短信、邮件和移动应用推送。

[0057] 具体的，自动巡检步骤可引入智能调度系统，根据电缆的运行状态、历史故障数据和环境因素(如天气、温度)动态调整巡检计划，确保在最需要的时刻对关键区域进行巡检，机器人和无人机可以根据电缆的类型和环境条件切换不同的巡检模式。例如，在城市电缆隧道中使用低空飞行模式，在山区或森林中使用高海拔飞行模式，利用图像识别技术和机器学习算法，机器人和无人机能够实时识别障碍物并自动规划最佳路径，避免碰撞和损坏电缆。数据采集中字电压传感器采用自适应采样技术，根据电缆负载的变化动态调整采样率，以捕捉瞬态电压变化和异常波动，同时实现实现多个传感器的高精度同步采集，确保从不同传感器获得的数据在时间上具有一致性，便于后续的数据分析和故障诊断；对于难以接触的电缆区域，采用无线能量传输技术为传感器供电，减少布线复杂性，提高系统的灵活性和安全性。持续监控中除了湿度、磁场和绝缘电阻监测外，增加环境监测传感器，如温度、压力和化学气体传感器，以监测电缆周围的环境变化，预防环境因素引起的电缆损伤，根据电缆的历史运行数据和环境条件，智能设置报警阈值，当监测到的参数超过阈值时，系统自动发出报警并采取相应的预防措施，通过远程诊断技术，实时监测传感器的工作状态，一旦发现传感器性能下降或故障，立即进行远程维护或更换。

[0058] 实施例2：

[0059] 如图2至图3所示，本发明所述的电缆智能化巡检系统，包括自动巡检模块、数据采集模块、数据监测模块、持续监控模块、数据后台存储模块、可视化模块和物联网模块，自动巡检模块、数据采集模块、数据监测模块、持续监控模块、数据后台存储模块、可视化模块之间通过物联网模块无线连接；数据采集模块、数据监测模块均搭载在自动巡检模块上；持续监控模块与数据采集模块、数据监测模块相配合监控电缆状态。

[0060] 自动巡检模块包括机器人、无人机和红外温度传感器，所述红外温度传感器搭载在机器人和无人机上。

[0061] 数据采集模块包括数字电压传感器，所述数字电压传感器包括输入模块、模数转换器、信号调理电路、微处理器和通讯模块，所述输入模块与被测量电缆相连接，信号调理电路包括滤波电路、增益调节电路和抗干扰电路，通讯模块通过数字接口与数据监测模块和物联网模块相连接。

[0062] 数字接口包括I2 C模块、SPI模块、RS485模块、Modbus模块和CAN总线模块。

[0063] 持续监控模块包括霍尔效应传感器、直流漏电流传感器和湿度传感器，湿度传感器包括电容式湿度传感器、热敏电阻湿度传感器和光纤湿度传感器，电容式湿度传感器和热敏电阻湿度传感器均安装在电缆护套和绝缘层上，光纤湿度传感器嵌入电缆外部和放置在电缆环境中。

[0064] 数据后台存储模块包括数据记录模块、数据存储模块和数据分析模块。

[0065] 物联网模块包括NB‑IoT模块、LoRa模块和Wi‑Fi模块。

[0066] 具体的，在实际电缆巡检过程中，自动巡检模块中的机器人和无人机根据预先设置好的巡检路线对电缆进行巡检，其中，机器人负责地面巡检，无人机负责高空巡检，机器人和无人机上搭载的红外温度传感器通过检测电缆辐射的红外波长采集电缆温度数据，并通过物联网模块将电缆温度数据传输至数据后台存储模块。

[0067] 具体的，数据采集模块中的数字电压传感器连接在电缆上，精确测量电缆的电压数据，采集到电压数据后通过物联网模块传输至数据后台存储模块。

[0068] 具体的，持续监控模块中湿度传感器用于采集电缆附近的湿度数据，霍尔效应传感器用于采集电缆电流流动磁场强度数据，直流漏电流传感器采集电缆绝缘电阻状态数据，并通过物联网模块将电缆温度数据传输至数据后台存储模块。

[0069] 具体的，数据监测模块对接收到的数据进行初步处理，处理完成后通过物联网模块传输至数据存储模块，数据分析模块对存储的数据进行深度分析，评估电缆的老化程度、故障率。

[0070] 具体的，可视化展示模块根据数据分析结果自动生成巡检报告，报告包含电缆状态的图表和热力图，告完成后，通过系统向相关人员发送通知，提醒查看最新巡检结果，根据巡检报告提出的问题，制定相应的维护计划，及时修复潜在故障点。

[0071] 具体的，为了提高电缆状态监测的准确性，可以集成多种传感器进行数据融合。例如，除了红外温度传感器外，还可以加入声波传感器来检测电缆内部的微小裂纹，以及紫外线传感器来检测电缆表面的老化程度。这些传感器的数据可以与温度和电压数据一起进行综合分析，以获得更全面的电缆状态信息。

[0072] 具体的，数据后台存储模块可以集成预测性维护，可以基于机器学习和人工智能，通过对历史数据和实时数据的分析，预测电缆的潜在故障和维护需求。这有助于提前安排维护工作，减少意外停电的风险。

[0073] 具体的，可设置远程监控与控制中心，操作人员可以通过这个中心实时监控机器人和无人机的巡检状态，接收传感器数据，并进行远程故障诊断。控制中心还可以与电网运营商的调度系统对接，实现电缆巡检与电网运行的协同优化。

[0074] 具体的，可视化模块可以提供用户交互界面，允许运维人员根据需要定制巡检报告的内容和格式。例如，用户可以选择关注特定类型的故障风险，或者要求报告中包含特定的图表和分析结果。这使得巡检报告更加符合用户的实际需求，提高了信息的可用性。

[0075] 具体的，自动巡检模块的增强功能包括机器人和无人机的自主充电，自动巡检模块中的机器人和无人机具备自主返回充电站进行充电的能力，减少人工干预，提高作业连续性；还包括环境感知与适应，机器人和无人机配备环境感知系统，能够识别不同的地形和气候条件，并自动调整巡检策略；同时可设置任务优先级管理，系统能够根据电缆的运行状态和历史数据，动态调整巡检任务的优先级，确保关键区域得到足够的关注。

[0076] 具体的，可提高数据采集模块的高级特性，数字电压传感器的自适应采样，数字电压传感器可以根据电缆的负载变化自动调整采样频率，以捕捉瞬态电压变化；信号调理电路的智能化调理实现信号调理电路具备自适应功能，能够根据输入信号的特性自动调整滤波和增益设置，以优化信号质量；同时可设置通讯模块的多协议支持，通讯模块支持多种工业通讯协议，如Modbus、CAN总线，以适应不同的工业环境和设备。

[0077] 具体的，持续监控模块可设置全面监控，包括多参数监测，持续监控模块不仅监测湿度、磁场和绝缘电阻，还可以监测电缆的振动、声音和化学成分变化，以识别潜在的外部损伤和内部老化；还包括远程传感器校准，通过物联网模块，远程对传感器进行校准，确保长期运行中的测量精度；还包括传感器故障诊断，系统能够诊断传感器的健康状况，并在检测到故障时自动通知维护人员。

[0078] 具体的，数据后台存储模块可以根据大数据存储技术、数据压缩与优化和数据安全与备份优化存储，大数据存储技术采用分布式数据库系统，处理和存储海量的巡检数据，提高数据的可访问性和可靠性；数据压缩与优化实施数据压缩技术，减少存储空间的需求，同时保持数据的完整性和可用性；数据安全与备份：定期对数据进行备份，并采用多层次的数据安全措施，如防火墙、入侵检测系统等，保护数据不受攻击。

[0079] 具体的，物联网模块可通过多路径传输、边缘计算集成和智能频谱管理强化连接，多路径传输使得物联网模块能够根据信号强度和网络状况自动选择最佳的传输路径，确保数据的稳定传输；边缘计算集成在物联网模块中集成边缘计算能力，对数据进行预处理，减少云端处理的负担，提高响应速度；智能频谱管理使得物联网模块具备智能频谱管理功能，能够动态调整无线通讯频段，避免频谱拥堵和干扰。

[0080] 具体的，可视化模块可通过实时数据流可视化，可视化模块能够实时显示数据流，让运维人员能够看到电缆状态的实时变化；将历史数据对比分析，提供历史数据对比功能，通过图表和热力图展示电缆状态的变化趋势；进而预测性维护建议，根据数据分析结果，可视化模块能够提供预测性维护的建议，帮助运维人员制定维护计划。

[0081] 在本发明的描述中，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。