【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力傳輸防護設備，具體涉及一種防外破電纜標樁裝置及使用方法。
技術介紹
1、隨著城市化進程的加速，電力網絡日益復雜，地下電纜作為城市電力傳輸的重要載體，其安全性與穩定性直接關系到居民生活和企業生產的正常運轉。然而，由于地下電纜多深埋于城市道路下方，其位置隱蔽且難以直接觀察，導致在路政施工、城市建設等過程中頻繁發生外力破壞事件，不僅增加了電力系統的運維難度和成本，還嚴重影響了社會經濟的正常運行。
2、現有技術針對地下電纜外力破壞的防護措施主要包括設置地標警示牌和人工巡檢兩種方式。然而，這兩種方式均存在明顯的局限性：地標警示牌在夜間或惡劣天氣條件下警示效果不佳，難以有效阻止施工破壞；而人工巡檢則存在效率低下、成本高昂且難以及時響應的問題，因此，有必要引入新技術手段，提升地下電纜防護的智能化水平。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于，提供一種防外破電纜標樁裝置及使用方法，以解決現有技術中警示效果不佳，難以有效、高效的響應及阻止施工破壞的技術問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
3、第一方面，本申請公開了一種防外破電纜標樁裝置，包括殼體，殼體固定在地面上，殼體上環繞設置有聲紋識別模塊，殼體上還設置有警示燈，殼體內部設置有震動監測模塊、聲紋識別模塊、供電模塊、定位模塊、通信模塊和處理器；供電模塊分別與震動監測模塊、聲紋識別模塊、警示燈、定位模塊、通信模塊和處理器電連接用于供電，通信模塊分別與震動監測模塊、聲紋識
4、所述定位模塊用于實時獲取裝置的位置信息，并將位置信息傳輸給通信模塊，并保存位置信息；
5、所述通信模塊用于接收震動監測模塊、聲紋識別模塊及定位模塊傳輸的信息，并將信息傳輸至處理器；接收處理器傳輸的信息，并將該信息傳輸至警示燈；
6、所述處理器用于根據通信模塊傳輸的信息判斷地下電纜是否被外力破壞，并將判斷結果傳輸至通信模塊。
7、優選地，所述殼體包括外殼主體，外殼主體側壁上設置有散熱鰭片、檢修門和銘牌標識區，散熱鰭片、檢修門和銘牌標識區相鄰設置在外殼主體的不同側壁上，外殼主體底部設置有固定座，固定座與地面固接，外殼主體頂部設置有防水檐，防水檐內圈設置有蓋板，防水檐與蓋板之間設置有密封橡膠墊圈，蓋板上設置有供電模塊的太陽能電池板。
8、優選地，所述震動監測模塊包括傳感器固定架，傳感器固定架上設置有依次電連接的震動傳感器、信號調理電路、震動數據采集卡和震動數據緩存器，震動數據緩存器與通信模塊電連接；震動傳感器、信號調理電路、震動數據采集卡和震動數據緩存器與供電模塊電連接。
9、優選地，所述聲紋識別模塊包括多麥克風陣列，多麥克風陣列環繞設置在殼體上，多麥克風陣列上套設有麥克風防風罩，多麥克風陣列電連接有聲紋特征提取芯片，聲紋特征提取芯片依次連接有聲紋特征緩存單元和聲紋識別算法芯片，聲紋特征提取芯片、聲紋特征緩存單元和聲紋識別算法芯片與通信模塊連接，多麥克風陣列、聲紋特征提取芯片、聲紋特征緩存單元和聲紋識別算法芯片與供電模塊電連接。
10、優選地，所述警示燈包括高亮度led燈珠，高亮度led燈珠設置在殼體上，高亮度led燈珠上設置有燈罩，高亮度led燈珠電連接有燈光控制器，燈光控制器與通信模塊連接，高亮度led燈珠和燈光控制器與供電模塊電連接。
11、優選地，所述供電模塊包括太陽能電池板，太陽能電池板設置在殼體頂部，太陽能電池板連接有太陽能充電控制器和備用鋰電池組，陽能電池板和備用鋰電池組通過電源切換電路504連接震動監測模塊、聲紋識別模塊、警示燈、定位模塊、通信模塊和處理器，電量監測器與陽能電池板、備用鋰電池組及通信模塊連接。
12、第二方面，本申請公開了一種防外破電纜標樁裝置的使用方法，包括：
13、裝置通過殼體安裝在地面上，震動監測模塊獲取周圍環境的震動信號，并將震動信號轉換為電信號輸出至通信模塊；
14、聲紋識別模塊獲取周圍環境的聲音信號，并從聲音信號提取出聲紋特征信息，保存并對聲紋特征信息進行分類識別，并將聲紋特征信息識別結果傳輸至通信模塊；且聲紋識別模塊按照預設周期進行參數更新；
15、定位模塊實時獲取裝置的位置信息，并將位置信息傳輸給通信模塊，并保存位置信息；
16、通信模塊將接受到的電信號、聲紋特征信息識別結果和位置信息傳輸至處理器；
17、處理器根據電信號和聲紋特征信息識別結果判斷地下電纜是否被外力破壞，若是，則觸發預警機制，預警機制通過通信模塊傳輸至警示燈，警示燈開始不同頻率的閃爍發出預警，并將位置信息傳輸至上位機；且處理器按照預設周期進行參數更新優化。
18、優選地，所述震動監測模塊獲取周圍環境的震動信號，并將震動信號轉換為電信號輸出至通信模塊，具體包括：
19、震動監測模塊獲取周圍環境的震動信號，將震動信號轉換為電信號；
20、對電信號進行放大、去噪、濾波后得到模擬信號，將模擬信號轉換為數字信號；
21、保存數字信號并傳輸至通信模塊。
22、優選地，所述聲紋識別模塊包括：多麥克風陣列、麥克風防風罩、聲紋特征提取芯片、聲紋特征緩存單元和聲紋識別算法芯片；則聲紋識別模塊獲取周圍環境的聲音信號，并從聲音信號提取出聲紋特征信息，保存并對聲紋特征信息進行分類識別，并將聲紋特征信息識別結果傳輸至通信模塊，具體包括：
23、多麥克風陣列獲取周圍環境的聲音信號，聲音信號傳輸至聲紋特征提取芯片；
24、聲紋特征提取芯片從聲音信號提取出聲紋特征信息，包括聲音信號的頻譜特征、時域特征以及能量分布；構建特征向量集，特征向量集傳輸至聲紋特征緩存單元；
25、聲紋特征緩存單元臨時存儲特征向量集，并將特征向量集傳輸至聲紋識別算法芯片；
26、聲紋識別算法芯片通過聲紋識別模型利用支持向量機或卷積神經網絡對特征向量進行分類識別，區分正常環境噪音與施工機械聲音，并將識別結果傳輸至通信模塊；聲紋識別模型按照預設周期更新參數，用于訓練模型。
27、優選地，所述處理器根據電信號和聲紋特征信息識別結果判斷地下電纜是否被外力破壞，若是，則觸發預警機制，預警機制通過通信模塊傳輸至警示燈，警示燈開始不同頻率的閃爍發出預警，并將位置信息傳輸至上位機，具體為：
28、電信號經處理器分析后，確定該電信號對應的震動波形的振幅達到預設的異常閾值時，則初步判斷為異常震動；再采用機器學習算法分析該異常震動，最終判斷是否異常震動，若最終判斷為異常震動，則處理器經通信模塊向警示燈發送指令；所述異常閾值按照預設周期更新，且機器學習算法按照預設周期跟新參數用于訓練模型；
29、聲紋特征信息識別結果為預設破壞施工機械聲紋時，處理器經通信模塊向警示燈發送指令。
30、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
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1.一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，包括殼體（1），殼體（1）固定在地面上，殼體（1）上環繞設置有聲紋識別模塊（3），殼體（1）上還設置有警示燈（4），殼體（1）內部設置有震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、供電模塊（5）、定位模塊（6）、通信模塊（7）和處理器（8）；供電模塊（5）分別與震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、警示燈（4）、定位模塊（6）、通信模塊（7）和處理器（8）電連接用于供電，通信模塊（7）分別與震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、警示燈（4）及定位模塊（6）連接，用于收發數據，且通信模塊（7）與處理器（8）連接；
2.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述殼體（1）包括外殼主體（101），外殼主體（101）側壁上設置有散熱鰭片（103）、檢修門（105）和銘牌標識區（106），散熱鰭片（103）、檢修門（105）和銘牌標識區（106）相鄰設置在外殼主體（101）的不同側壁上，外殼主體（101）底部設置有固定座（102），固定座（102）與地面固接，外殼主體（101）頂部設置有防水檐（107），防水檐（107）
3.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述震動監測模塊（2）包括傳感器固定架（202），傳感器固定架（202）上設置有依次電連接的震動傳感器（201）、信號調理電路（203）、震動數據采集卡（204）和震動數據緩存器（205），震動數據緩存器（205）與通信模塊（7）電連接；震動傳感器（201）、信號調理電路（203）、震動數據采集卡（204）和震動數據緩存器（205）與供電模塊（5）電連接。
4.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述聲紋識別模塊（3）包括多麥克風陣列（301），多麥克風陣列（301）環繞設置在殼體（1）上，多麥克風陣列（301）上套設有麥克風防風罩（302），多麥克風陣列（301）電連接有聲紋特征提取芯片（303），聲紋特征提取芯片（303）依次連接有聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305），聲紋特征提取芯片（303）、聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305）與通信模塊（7）連接，多麥克風陣列（301）、聲紋特征提取芯片（303）、聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305）與供電模塊（5）電連接。
5.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述警示燈（4）包括高亮度LED燈珠（401），高亮度LED燈珠（401）設置在殼體（1）上，高亮度LED燈珠（401）上設置有燈罩（402），高亮度LED燈珠（401）電連接有燈光控制器（403），燈光控制器（403）與通信模塊（7）連接，高亮度LED燈珠（401）和燈光控制器（403）與供電模塊（5）電連接。
6.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述供電模塊（5）包括太陽能電池板（501），太陽能電池板（501）設置在殼體（1）頂部，太陽能電池板（501）連接有太陽能充電控制器（502）和備用鋰電池組（503），陽能電池板（501）和備用鋰電池組（503）通過電源切換電路504連接震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、警示燈（4）、定位模塊（6）、通信模塊（7）和處理器（8），電量監測器（505）與陽能電池板（501）、備用鋰電池組（503）及通信模塊（7）連接。
7.一種權利要求1~6任意一項所述的防外破電纜標樁裝置的使用方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的一種防外破電纜標樁裝置的使用方法，其特征在于，所述震動監測模塊（2）獲取周圍環境的震動信號，并將震動信號轉換為電信號輸出至通信模塊（7），具體包括：
9.根據權利要求7所述的一種防外破電纜標樁裝置的使用方法，其特征在于，所述聲紋識別模塊（3）包括：多麥克風陣列（301）、麥克風防風罩（302）、聲紋特征提取芯片（303）、聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305）；則聲紋識別模塊（3）獲取周圍環境的聲音信號，并從聲音信號提取出聲紋特征信息，保存并對聲紋特征信息進行分類識別，并將聲紋特征信息識別結果傳輸至通信模塊（7），具體包括：
10.根據權利要求7所述的一種防外破電纜標樁裝置的使用方法，其特征在于，所述處理器（8）根據電信號和聲紋特征信息識別結果判斷地下電纜是否被外力破壞，若是，則觸發預警機制，預警機制通過通信模塊（7）傳輸至警示燈...
【技術特征摘要】
1.一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，包括殼體（1），殼體（1）固定在地面上，殼體（1）上環繞設置有聲紋識別模塊（3），殼體（1）上還設置有警示燈（4），殼體（1）內部設置有震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、供電模塊（5）、定位模塊（6）、通信模塊（7）和處理器（8）；供電模塊（5）分別與震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、警示燈（4）、定位模塊（6）、通信模塊（7）和處理器（8）電連接用于供電，通信模塊（7）分別與震動監測模塊（2）、聲紋識別模塊（3）、警示燈（4）及定位模塊（6）連接，用于收發數據，且通信模塊（7）與處理器（8）連接；
2.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述殼體（1）包括外殼主體（101），外殼主體（101）側壁上設置有散熱鰭片（103）、檢修門（105）和銘牌標識區（106），散熱鰭片（103）、檢修門（105）和銘牌標識區（106）相鄰設置在外殼主體（101）的不同側壁上，外殼主體（101）底部設置有固定座（102），固定座（102）與地面固接，外殼主體（101）頂部設置有防水檐（107），防水檐（107）內圈設置有蓋板（108），防水檐（107）與蓋板（108）之間設置有密封橡膠墊圈（104），蓋板（108）上設置有供電模塊（5）的太陽能電池板（501）。
3.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述震動監測模塊（2）包括傳感器固定架（202），傳感器固定架（202）上設置有依次電連接的震動傳感器（201）、信號調理電路（203）、震動數據采集卡（204）和震動數據緩存器（205），震動數據緩存器（205）與通信模塊（7）電連接；震動傳感器（201）、信號調理電路（203）、震動數據采集卡（204）和震動數據緩存器（205）與供電模塊（5）電連接。
4.根據權利要求1所述的一種防外破電纜標樁裝置，其特征在于，所述聲紋識別模塊（3）包括多麥克風陣列（301），多麥克風陣列（301）環繞設置在殼體（1）上，多麥克風陣列（301）上套設有麥克風防風罩（302），多麥克風陣列（301）電連接有聲紋特征提取芯片（303），聲紋特征提取芯片（303）依次連接有聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305），聲紋特征提取芯片（303）、聲紋特征緩存單元（304）和聲紋識別算法芯片（305）與...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦慶雷，李子謙，安星宇，劉佳銘，石博丞，崔小磊，鄭偉，
申請(專利權)人：國網北京市電力公司，
類型：發明
國別省市：
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