引言
进入新世纪后，我国社会经济发展迅速，城市建设不断完善。随着城市化建设的快速发展，城市电网缆化程度迅速提高，地下电缆已经成为城市电力网架的主要组成部分，但目前国内外对电缆运行状态监测受技术局限，难以开展全面有效的运行监测工作，电缆设备事故层出不穷。历年线路外力破坏导致的事故事件占全部设备事故事件比例达到16%-24%，防外力破坏工作形势严峻。与此同时，国民抓GDP不断上升，城乡建设日趋扩大，难预判和防控。线路保护区内也存在很多危害配输电线路的行为，例如不合理的建房，违规操作的施工作业等不合理的做法，对输配线路损害严重，不仅会导致电网不能持续供电，还会对使用者和工作人员造成生命危险，严重时导致配输电线路不能正常工作。随着科学的进步，地下电缆己逐渐成为输配电系统中主要供电设施，但是这种设施受外力破坏时常发生，大大降低了电缆供电的安全性。因此，为了保障电缆供电不受外力破坏，需加强对输配电线路的监视与防护，目前防外力破坏措施主要有巡视监督、居民协助监督、外破交底、宣传等，但是这些措施防外力破坏效果甚微，而且需要消耗大量的人力成本；不能及时发现可能造成外力破坏的潜在因素和行为并实时上报给上级单位，让相关工作者立刻赶赴现场进行补救；不能在外力破坏输电线缆后，及时采取相应的应对措施。为此，改变思路，在加强“人防”的同时，探索“技防”措施，丰富外破的手段势在必行。
1 装置组成
本文提出了一种基于地声纹智能识别技术的电缆通道防外破在线监测装置，对采集到的入侵振动信号进行属性特征提取，采用AI算法对入侵信号进行识别，建立综合评估系统，可24小时在线监测，对地下管线进行防外损报警。
电缆通道防外破监测装置包括：供电控制单元，传感单元，采集单元，通讯单元及上位机系统、微拍装置：1）供电单元：通过太阳能和蓄电池供电方式，通过续流器件，控制器件，稳压器件和储能器件完成取电过程，储存到足够的电能之后系统开始工作。2）传感单元：采用振动监测传感器结合GPS定位芯片实现外损监测及精准定位。3）采集单元：收集传感单元传输的数据。4）通讯单元：使用4G通讯模式上传数据并进行协议转换。5）上位机展示平台：上位机数据展示，对数据进行检测并结合AI智能算法剔除干扰信号,设置好报警阈值之后，及时的将预警信息反馈给客户，提醒客户警觉，及时对故障进行排查。6）微拍装置：可联动数据展示平台和报警系统，及时抓拍报警区域，实现监测通道可视化。
图1系统构架图
2 工作原理
电缆通道防外破监测装置属于电缆通道在线监测类设备，主要是通过监测半径15米范围震动频率数据来进行外破报警。通过电缆通道防外破监测装置，可以做到施工前授权，施工中警示，施工完警示消除；出现非法施工情况，及时上报，快速定位问题点位置，快速规范消除隐患缺陷，有效提升检修作业人员的工作效率：1）采用地声纹智能识别技术：识别装置内置常规机械外力破坏的地声指纹特征库，对机械施工非法外力破坏进行识别定位。2）通过GPS精确定位监测点，实现实时监测振动信息，实现外损预警。3）采用NB-loT通信方式，超低功耗，超长使用寿命，适用无电源供应的空间组网。4）采用电池+太阳能供电方式，无需布线，安装维护简单方便，保证设备5年以上工作寿命。5）应用AI智能算法，有效过滤汽车带来的振动干扰及误报警。装置采用深度学习，对常见的振动因素进行识别和感知，包括挖机、打桩机、撞机、切割机、液压冲击锤等。同时对环境中存在的干扰进行判断和筛选，包括汽车振动、噪音等，形成一个学习的数据库，从而在正式使用后，可以快速精准地对外破形成预警。
图2算法识别流程图
3 功能实现
电缆通道防外破地钉主要针对电缆通道防外破预警。可实时显示、监测电缆通道外损状况，预防外破事件造成电缆故障。
（1）实时监测：实时监测振动信息，实现外损预警。
（2）精确定位：GPS定位监测点，可以获取电缆走向。
（3）AI算法：应用AI智能算法，有效过滤汽车带来的振动干扰。
（4）稳定供电：采用电池+太阳能供电方式，无需布线。
（5）联网预警：采用无线通信技术，设备可统一后台管理，施工期间警示灯亮起，提醒施工人员严禁开挖。非法施工及时上报，事故地点及时获知。
（6）通道拍摄：可联动数据展示平台和报警系统，及时抓拍报警区域，实现监测通道可视化。
4 结论
本文在地声纹智能识别技术原理的基础上设计了一种适用于配电网电缆通道的防外破监测装置，能够实现振动信号辨识与综合评估。
本装置基于5G\AI\云边缘计算等前沿技术快速发展的背景下，通过物联网技术，加持AI自学习算法进行时域和频域分析进行智能识别和定位，并能够将该信息上传到开挖检测系统的管理上位主机软件，通过地理信息系统显示开挖的地点和开挖的设备，大幅减少了运维工作量，减少了事故损失，具有良好的经济效益，预计每年可减少运维成本、抢修支出、停运损失数亿元。同时也带来供电可靠性和供电服务质量的提高，避免大面积停电，保障设备及人身安全，提高社会满意度。
参考文献：
[1] 许鹏,魏国华,刘占戈,等.基于云智能井盖系统的高压电缆防外破系统研究[J].电力大数据,2017,20(09):33-36.
[2] 罗大强,马少奇,唐冰冰.电力设施防施工外力破坏探讨[J].贵州电力技术,2013,16(07):66-68.
[3] 郭圣,曾懿辉,张纪宾,等.输电线路防外力破坏智能监控系统的应用[J].广东电力,2018,31(04):139-143．
[4] 王宏涛,孙剑伟.基于BP神经网络和SVM的分类方法研究[J].软件,2015,36(11):96-99.
[5] 周正仙,段绍辉,田杰,等.分布式光纤振动传感器及振动信号模式识别技术研究[J].光学仪器,2013,35(06):11-15.
