[发明专利]一种用于提高检测精度的地下电缆识别系统及方法

说明书

本发明属于地下电缆识别技术领域，公开了一种用于提高检测精度的地下电缆识别系统及方法，所述用于提高检测精度的地下电缆识别方法包括：信号发射端融合波形发生与脉宽调制技术、D类功放以及最新开关电源技术输出大功率双频调制信号；信号接收端通过特殊设计罗氏线圈、罗氏线圈复合式积分器、贝塞尔带通滤波器对信号进行提取和滤波放大；数字信号处理系统板对双频调制信号采集，并采用同步累积与小波阈值去噪相结合算法去噪处理；使用分裂基FFT优化算法计算信号幅值与相位，采用相位识别技术判断双频调制信号相位极性。本发明能够发射大功率双频调制信号，精准提取及还原信号波形，快速计算双频调制信号波形信息，提高了检测精度。

技术领域

本发明属于地下电缆识别技术领域，尤其涉及一种用于提高检测精度的地下电缆识别系统及方法。

背景技术

目前，近年来，国家在基础设施建设方面力度逐年加大及道路、铁路、桥梁、地铁等项目的快速推进，城市电力迁改工程、电缆故障检修也逐年增多，电缆识别是首要也是风险最大的环节。地下电缆经常是多条电缆并列或交叉缠绕敷设在一个电缆沟内，如何从多根正在运行的并列电缆中准确识别出目标电缆，是在电力电缆工作中经常遇到的问题。为了提高检修效率、减少不必要的经济损失、避免出现由于识别错误而造成的的各种电力故障以及人员伤亡等严重事故。必须保证电缆识别的准确性、高效性和安全性。

应用于地下电缆识别领域的的技术主要分为三类，第一类是使用字符识别技术对传统电缆的编码字符进行自动识别；第二类是在电缆外绝缘层贴上特定标签，将现代物联网中的电子识别技术应用于电缆识别；第三类是根据电磁感应法实现电缆动态识别。三种技术各有优劣，分别适用于不同场合。

电缆字符自动识别技术适用于针对较新的电缆进行日常巡检，对于使用年限已久的地下电缆则无法识别。将物联网电子标签通信技术应用于电缆识别领域，使用电子标签技术识别电缆需要将电子标签在新电缆投入使用前安装，但长期使用后也存在标签脱落的问题。

电缆字符识别与电子标签识别都只能在固定位置识别电缆，特别适合电缆日常巡检，但对于电缆的检修故障则具有较大局限性。基于电磁感应原理的技术可以实现对目标电缆的动态识别，适合地下复杂的带电运行环境以及使用年限已久的电缆识别，弥补上述技术的不足。根据信号的不同，常见的电缆识别方法主要有脉冲极性法、音频感应法以及GPS电磁同步法。

脉冲极性法采用信号发生器与授时装置同步的方式对目标电缆接地回路近端施加单极性高压脉冲电流信号，采用信号接收装置在电缆远端接收变化的磁场信号，计算接收信号峰值和时间信号之间的时间差，根据脉冲磁场相反的初始极性来识别目标电缆。脉冲极性法能够适应电缆布置环境复杂的场景，但输出脉冲电流较大，操作具有一定危险性。

音频感应法是通过夹钳耦合的方式将音频信号注入到电缆铠装层中，信号在电缆末端的周围产生与源信号同频的交变磁场。该交变磁场会在相邻电缆铠装层中产生同频感生电流，检测不同电缆的信号电流值根据该电流强度可检测到目标电缆并与非目标电缆区分开来。音频感应法操作简便，使用安全，但由于不具有相位特性而导致测量精度不高。

GPS电磁同步法是在音频感应法的基础上加上GPS同步授时功能，通过GPS秒脉冲PPS启动接收端音频信号的AD转换，用于不同电缆相位的识别。由于两端需要实时接收GPS卫星输出的同步脉冲信号，在信号不稳定时容易出现误判。接收和处理时间较长，操作不够方便。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术采用高压脉冲极性法的仪器操作具有一定危险性，而采用传统音频感应法的仪器由于识别方式单一导致检测精度较低，其他类仪器普遍具有发射功率小、识别精度低，抗干扰性弱，系统性能不稳定以及响应速度慢等不足。

本发明设计的用于提高检测精度的地下电缆识别系统及方法主要难度是如何使得信号在电缆中传输距离尽可能远；如何恢复微弱双频调制信号波形，并保证信号相位不失真；如何大幅提高信噪比以及加快系统响应速度。