[发明专利]电缆断裂远程无线监控预警系统

权利要求书

1.电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：包括：

采集模块（100）：用于通过采集装置监测并采集电缆相关数据；

处理模块（200）：用于对采集的电缆相关数据进行预处理；

分析模块（300）：用于对预处理后的电缆相关数据基于改进光流法进行电缆状态分析处理；

预警模块（400）：用于根据分析模块（300）分析结果对电缆状态进行判断预警。

2.根据权利要求1所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：还包括无线传输模块（500），用于无线传输电缆相关数据及电缆状态。

3.根据权利要求2所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述电缆相关数据包括电缆运行数据、电缆运行图像数据及电缆运行环境数据。

4.根据权利要求3所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述处理模块（200）对采集的电缆相关数据进行数据填充及数据清洗。

5.根据权利要求4所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述分析模块（300）中，在电缆上进行标记，基于改进光流法对电缆上的标记进行特征提取并进行特征追踪。

6.根据权利要求5所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述分析模块（300）中，在电缆上取固定长度进行标记，测量电缆的标记长度发生不可恢复形变时的最大长度，同时测量电缆断裂时的加速度变化值，根据所述最大长度设置电缆最大长度阈值，并根据加速度变化值设定加速度变化阈值。

7.根据权利要求6所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述改进光流法中，设I和J是电缆同一标记点的前后两帧二维灰度图像，对于图像上每个像素点的灰度值定义如下：

；

其中，是电缆图像上像素点的坐标；和均表示电缆图像上像素点的灰度值；和均表示电缆图像上像素点点的灰度值；

选取特征像素点和像素点，特征像素点为图像的像素点，其位置坐标为，为图像上的匹配特征像素点，其位置坐标为，，分别为点到达新像素时在x轴，y轴上的变化值，根据亮度恒定守则，点和点间的灰度值差距最小，即：

；

其中，和分别表示特征像素点和特征像素点的灰度值；

设点的光流速度向量为，取任意整数，求解光流速度向量，则向量满足残差函数最小：

；

其中，取值范围为。

8.根据权利要求7所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述改进光流法中，通过金字塔分层算法进行分层采样压缩。

9.根据权利要求8所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述金字塔分层算法中，设金字塔模型具有L层，设定图像缩放因子，定义为电缆图像上像素点在第L层的坐标：

；

设是第0层电缆图像，即为金字塔中的原始电缆图像，其分辨率最高，通过递归算法计算金字塔各层电缆图像信息：

；

其中，，，和为第L-1层电缆图像的宽度和高度；

第L层像素点对应的速度向量满足第L层电缆图像残差函数最小，即：

；

其中，，为第L层电缆图像的宽度和高度；为初始光流向量；

对上式求导得到等效求解：

；

其中，为空间梯度矩阵，为错配矩阵：

；

；

像素点的速度向量的速度大小与运动角度为：

；

；

基于电缆速度、运动方向和两帧二维灰度图像的间隔时间计算获得电缆运动加速度并持续进行监测。

10.根据权利要求1所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述预警模块（400）根据分析模块分析结果对电缆状态进行监测，当监测电缆最大长度达到或超出阈值时，或者电缆运动加速度达到加速度变化阈值时，通过无线传输模块（500）发出电缆断裂预警。