一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法及系统与流程

本发明属于海底电缆护层状态监测，具体涉及一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法及系统。

背景技术：

1、随着海底电缆在通信、能源输送等方面的广泛应用，其安全性和可靠性越来越受到重视。然而，海底电缆容易受到自然环境、人为因素以及自身老化等多种因素的影响，从而导致故障发生。海底电缆护层是指为了保护海底电缆免受外部环境损害而设计的一层或多层保护材料。由于海底环境复杂，包括海流、温度变化、压力变化、腐蚀、生物附着等因素，因此需要对海底电缆护层状态进行有效的监测，确保海底电缆的稳定、可靠运行。目前，海底电缆护层状态的预警与故障定位主要依赖于人工巡检，或者设置海底电缆护层状态监测装置，存在一定的局限性，如巡检效率低、时间成本高，监测装置覆盖范围有限、维护费用高，以及故障定位监测准确性差等。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的效率低、时间成本高、监测范围有限、维护费用高以及准确性差的问题，本发明目的在于提供一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法及系统。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法，包括如下步骤：

4、根据海底电缆网络的电缆基础数据，构建海底电缆网络拓扑静态模型，并在海底电缆网络中每一海底电缆设置海底电缆护层状态监测装置，采集若干对应的海底电缆护层状态监测数据；

5、将海底电缆护层状态监测装置添加至海底电缆网络拓扑静态模型，得到海底电缆护层状态监测拓扑静态模型；

6、根据海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据，构建对应的监测装置动态模型，并根据监测装置动态模型和若干对应的海底电缆护层状态监测数据，构建海底电缆护层状态分析模型；

7、根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型和对应的海底电缆护层状态监测数据，构建海底电缆护层状态故障定位模型，并结合海底电缆护层状态监测拓扑静态模型、监测装置动态模型以及海底电缆护层状态分析模型，构建数字孪生模型；

8、基于海底电缆护层状态监测装置，采集实时海底电缆护层状态监测数据，并根据实时海底电缆护层状态监测数据，使用数字孪生模型，进行海底电缆护层状态预警与故障定位，得到并可视化实时海底电缆护层状态预警信号和实时海底电缆护层状态故障定位结果。

9、进一步地，海底电缆网络的电缆基础数据包括海底电缆的材料属性、空间位置以及电缆连接信息；

10、海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据包括装置型号、装置性能信息、装置运行参数以及装置通信信息。

11、进一步地，根据海底电缆网络的电缆基础数据，构建海底电缆网络拓扑静态模型，并在海底电缆网络中每一条海底电缆设置海底电缆护层状态监测装置，采集若干对应的海底电缆护层状态监测数据，包括如下步骤：

12、根据海底电缆网络的电缆基础数据中的材料属性，在3d仿真工具中，构建对应的海底电缆3d模型；

13、根据海底电缆网络的电缆基础数据中的空间位置和电缆连接信息，将若干海底电缆3d模型进行拓扑连接，构建海底电缆网络拓扑静态模型；

14、在海底电缆网络中每一条海底电缆设置海底电缆护层状态监测装置，采集若干对应的海底电缆护层状态监测数据。

15、进一步地，将海底电缆护层状态监测装置添加至海底电缆网络拓扑静态模型，得到海底电缆护层状态监测拓扑静态模型，包括如下步骤：

16、采集海底电缆护层状态监测装置的3d仿真数据；

17、根据海底电缆护层状态监测装置的3d仿真数据，在3d仿真工具中，构建对应的监测装置3d模型；

18、将监测装置3d模型添加至海底电缆网络拓扑静态模型，得到海底电缆护层状态监测拓扑静态模型。

19、进一步地，根据海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据，构建对应的监测装置动态模型，并根据监测装置动态模型和若干对应的海底电缆护层状态监测数据，构建海底电缆护层状态分析模型，包括如下步骤：

20、根据海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据中的装置型号和装置性能信息，构建对应的电池寿命动态模型和电源电压动态模型；

21、根据海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据中的装置运行参数，构建对应的运行电流动态模型和运行电压动态模型；

22、根据海底电缆护层状态监测装置的装置基础数据中的装置通信信息，构建对应的通信信号动态模型和通信功率动态模型；

23、整合电池寿命动态模型、电源电压动态模型、运行电流动态模型、运行电压动态模型、通信信号动态模型以及通信功率动态模型，得到对应的监测装置动态模型；

24、根据对应的海底电缆护层状态监测数据，使用监测装置动态模型，生成同一时刻的海缆护层监测动态模型数据；

25、根据海缆护层监测动态模型数据和对应的海底电缆护层状态监测数据，使用深度学习算法，构建海底电缆护层状态分析模型。

26、进一步地，海底电缆护层状态分析模型基于rf-bilstm算法构建。

27、进一步地，根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型和对应的海底电缆护层状态监测数据，构建海底电缆护层状态故障定位模型，并结合海底电缆护层状态监测拓扑静态模型、监测装置动态模型以及海底电缆护层状态分析模型，构建数字孪生模型，包括如下步骤：

28、根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型和对应的海底电缆护层状态监测数据，使用融合深度学习算法，构建海底电缆护层状态故障定位模型；

29、根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型中的海底电缆3d模型，构建海底电缆网络数字孪生体，并根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型中的监测装置3d模型，生成对应的监测装置数字孪生体；

30、根据海底电缆网络数字孪生体和若干监测装置数字孪生体，构建数字孪生架构；

31、将监测装置动态模型、及海底电缆护层状态分析模型以及海底电缆护层状态故障定位模型添加至数字孪生架构中，得到数字孪生模型。

32、进一步地，海底电缆护层状态故障定位模型基于gnn-cnn-mlp-icpo算法构建。

33、进一步地，基于海底电缆护层状态监测装置，采集实时海底电缆护层状态监测数据，并根据实时海底电缆护层状态监测数据，使用数字孪生模型，进行海底电缆护层状态预警与故障定位，得到并可视化实时海底电缆护层状态预警信号和实时海底电缆护层状态故障定位结果，包括如下步骤：

34、基于海底电缆护层状态监测装置，采集实时海底电缆护层状态监测数据，并将实时海底电缆护层状态监测数据输入数字孪生模型；

35、基于数字孪生模型，根据实时海底电缆护层状态监测数据，使用监测装置动态模型，生成同一时刻的实时海缆护层监测动态模型数据；

36、将实时海底电缆护层状态监测数据和实时海缆护层监测动态模型数据输入海底电缆护层状态分析模型，进行海底电缆护层状态分析，得到对应的实时海底电缆护层状态分析结果；

37、若实时海底电缆护层状态分析结果为存在故障，则生成实时海底电缆护层状态预警信号，并将对应的实时海底电缆护层状态监测数据输入海底电缆护层状态故障定位模型；

38、根据海底电缆护层状态监测拓扑静态模型和实时海底电缆护层状态监测数据，使用海底电缆护层状态故障定位模型，进行海底电缆护层状态故障定位，得到对应的实时海底电缆护层状态故障定位结果；

39、使用数字孪生模型对实时海底电缆护层状态预警信号和实时海底电缆护层状态故障定位结果进行可视化。

40、一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测系统，用于实现海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法，系统包括依次连接的监测数据采集单元、静态模型构建单元、护层状态分析模型构建单元、故障定位模型构建单元、数字孪生模型构建单元以及预警与故障定位单元。

41、本发明的有益效果为：

42、本发明公开了一种海底电缆护层状态预警与故障定位监测方法及系统，基于海底电缆护层状态监测装置，采集海底电缆的实时海底电缆护层状态监测数据，能够及时发现海底电缆护层状态的异常情况，提高预警的时效性和准确性，降低了时间成本；基于深度学习构建海底电缆护层状态分析模型，消除了海底电缆护层状态监测装置本身的故障对于海底电缆护层状态故障检测的影响，提高了海底线缆护层状态故障检测的准确性和效率；通过融合深度学习，结合海底电缆护层状态监测拓扑静态模型的海底电缆监测拓扑信息，实现了准确、高效的自动化故障定位，降低人工干预成本和巡检成本，提高海底电缆护层状态监测的安全性和可靠性，扩展了监测范围，提高了监测的全面性；使用数字孪生模型，对实时海底电缆护层状态预警信号和实时海底电缆护层状态故障定位结果进行直观的可视化展示，提高了实用性、便捷性以及功能性。

43、本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。