本發(fā)明涉及感溫電纜監(jiān)測，特別是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的感溫電纜報(bào)警測試方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，感溫電纜廣泛用于監(jiān)測環(huán)境溫度的變化并觸發(fā)報(bào)警信號，然而實(shí)際應(yīng)用中，感溫電纜不僅要在恒定或緩慢變化的溫度下工作，還需要應(yīng)對動態(tài)負(fù)載和高壓沖擊。

2、動態(tài)負(fù)載是指電力系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行過程中電壓和電流頻繁變化的情況，在這種環(huán)境下，感溫電纜容易受到電磁干擾、過載和瞬態(tài)波動的影響，導(dǎo)致其工作狀態(tài)不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象在大型工業(yè)場所、天然氣站、電力設(shè)備附近等場合尤為明顯，高壓沖擊是由電網(wǎng)中的突發(fā)高壓或雷擊引發(fā)的電流過載，這種沖擊可能瞬間損壞感溫電纜或使其性能退化。

3、在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，感溫電纜必須在這些極端電力條件下保持高度的靈敏性，才能保證系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，然而傳統(tǒng)的感溫電纜測試方法主要集中在標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下進(jìn)行，當(dāng)面對動態(tài)負(fù)載和高壓沖擊時，傳統(tǒng)感溫電纜大多使用電磁屏蔽材料進(jìn)行包裹，減少外部電磁干擾，雖然這種方法可以部分緩解干擾，但在高強(qiáng)度的動態(tài)電力變化下，屏蔽效果有限，

4、為應(yīng)對高壓沖擊，部分方案會在電纜系統(tǒng)中增加過壓保護(hù)裝置，防止感溫電纜受到損壞，然而過壓保護(hù)裝置僅能在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)發(fā)揮作用，對于更高強(qiáng)度或突發(fā)性的沖擊，感溫電纜仍有可能受損，當(dāng)感溫電纜在動態(tài)負(fù)載或高壓環(huán)境中出現(xiàn)異常報(bào)警時，需要人工進(jìn)行檢測和排查，耗時且效率低下，容易漏報(bào)誤報(bào)，因此亟需一種基于物聯(lián)網(wǎng)的感溫電纜報(bào)警測試方法及裝置來解決此類問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的感溫電纜報(bào)警測試方法及裝置解決傳統(tǒng)的感溫電纜測試方法在應(yīng)對動態(tài)負(fù)載和高壓沖擊電力環(huán)境時存在較大局限，無法實(shí)時監(jiān)控和應(yīng)對瞬態(tài)電力波動，同時缺乏對突發(fā)高壓的全面測試能力的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、一方面，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的感溫電纜報(bào)警測試裝置，其包括，

5、感溫電纜節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集感溫電纜各節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，

6、在感溫電纜節(jié)點(diǎn)布置溫度傳感器實(shí)時監(jiān)測溫度變化，使用nbiot無線網(wǎng)絡(luò)將節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，

7、遠(yuǎn)程服務(wù)器，包括：

8、動態(tài)負(fù)載與電網(wǎng)波動測試模塊，用于評估感溫電纜在電網(wǎng)波動和負(fù)載變化下的性能，檢測潛在異常和響應(yīng)問題，

9、高壓沖擊與瞬態(tài)響應(yīng)測試模塊，用于測試感溫電纜在突發(fā)高壓或雷擊條件下的瞬態(tài)響應(yīng)能力，檢測其抗干擾能力和報(bào)警準(zhǔn)確性，

10、多節(jié)點(diǎn)響應(yīng)均勻性測試模塊，用于驗(yàn)證多點(diǎn)布置均勻性，

11、報(bào)告生成模塊，對各測試模塊生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出整體性能報(bào)告。

12、另一方面，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的感溫電纜報(bào)警測試方法，包括，

13、步驟s1，感溫電纜數(shù)據(jù)采集，

14、基于感溫電纜節(jié)點(diǎn)部署的溫度傳感器，實(shí)時采集節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，采用nbiot無線網(wǎng)絡(luò)將溫度數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器，

15、步驟s2，動態(tài)負(fù)載測試，

16、遠(yuǎn)程服務(wù)器基于s1中的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)負(fù)載測試，模擬電網(wǎng)中的波動與負(fù)載變化，調(diào)節(jié)電壓、電流和頻率參數(shù)同時監(jiān)測不同負(fù)載條件下的溫度變化，并標(biāo)記出異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行報(bào)警，

17、步驟s3，高壓沖擊測試，

18、遠(yuǎn)程服務(wù)器基于s1中的溫度數(shù)據(jù)，模擬突發(fā)高壓或雷擊場景，進(jìn)行高壓沖擊測試，測試電纜瞬態(tài)響應(yīng)能力，

19、步驟s4，響應(yīng)均勻性測試，

20、基于s2和s3中的動態(tài)負(fù)載測試數(shù)據(jù)與高壓沖擊數(shù)據(jù)區(qū)分瞬態(tài)誤報(bào)與真實(shí)火災(zāi)信號，對不同位置報(bào)警響應(yīng)進(jìn)行分析，測試電纜在不同位置的響應(yīng)是否均勻，并在檢測到異常時發(fā)出局部警報(bào)，

21、步驟s5，綜合數(shù)據(jù)分析，

22、對步驟s1~步驟s4輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括正常工況、動態(tài)負(fù)載、高壓沖擊以及多點(diǎn)響應(yīng)表現(xiàn)，進(jìn)行不同條件下的數(shù)據(jù)對比，生成測試報(bào)告。

23、進(jìn)一步的，步驟s2中標(biāo)記的異常數(shù)據(jù)包括溫度超限和響應(yīng)滯后。

24、進(jìn)一步的，步驟s2中，進(jìn)行動態(tài)負(fù)載測試的方式為：

25、構(gòu)建電壓、電流、頻率動態(tài)模型，假設(shè)某時刻電壓為、電流為、頻率為且都是時間函數(shù)，則其波動性表示為：

26、，其中，是時間??時刻的電壓值，是基準(zhǔn)電壓，?是電壓波動幅度的系數(shù)，?是電網(wǎng)的基本頻率，

27、電流和頻率的波動表達(dá)為：

28、，

29、，其中，是時間時刻的電流值，是基準(zhǔn)電流是電流波動幅度的系數(shù)，是電流波動的相位差，是時間時刻的頻率值，是電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率，是頻率波動幅度的系數(shù)，

30、溫度會受到電壓、電流，以及頻率的影響，此處采用功率方程進(jìn)行參數(shù)關(guān)聯(lián)，功率表示為：

31、，溫度變化采用熱傳導(dǎo)方程表示：

32、，其中，是時間時刻的溫度，是初始溫度，是電纜的熱阻，是電纜的熱容，是熱時間常數(shù)。

33、進(jìn)一步的，步驟s2中，進(jìn)行動態(tài)負(fù)載測試的方式還包括：

34、進(jìn)行溫度超限檢測：

35、當(dāng)溫度超過設(shè)定的閾值時，觸發(fā)報(bào)警，

36、進(jìn)行響應(yīng)滯后檢測：

37、實(shí)時監(jiān)測溫度變化的斜率?，檢測溫度是否在負(fù)載變化后響應(yīng)過慢，若溫度響應(yīng)的滯后時間超過臨界值??，則標(biāo)記為響應(yīng)滯后并報(bào)警：

38、，若，則觸發(fā)報(bào)警，其中，是設(shè)定的溫度上限，是溫度響應(yīng)的最大允許滯后時間，

39、在每個時間點(diǎn)上，基于監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)，比較設(shè)定的閾值以及檢測溫度響應(yīng)的滯后，判定是否觸發(fā)異常報(bào)警。

40、進(jìn)一步的，步驟s3中，高壓沖擊測試方式為：

41、進(jìn)行突發(fā)高壓沖擊場景模擬：

42、，其中，表示時間時刻電纜所受到的瞬態(tài)沖擊電壓，表示穩(wěn)態(tài)電壓值，即電纜在正常運(yùn)行情況下的電壓值，表示高壓沖擊幅值比例，即瞬態(tài)沖擊的強(qiáng)度，表示沖擊波衰減系數(shù)，控制瞬態(tài)沖擊的衰減速度，模擬電壓沖擊過后的自然衰退過程，表示沖擊事件的角頻率，用于描述高頻電磁干擾效應(yīng)，表示時間變量，即沖擊發(fā)生的時間，

43、進(jìn)行電流瞬態(tài)變化模擬：

44、，其中，?表示時間時刻電纜的瞬態(tài)電流值，表示穩(wěn)態(tài)電流值，即電纜在正常運(yùn)行下的電流，表示電流的相位偏移，

45、進(jìn)行瞬態(tài)功率計(jì)算與熱效應(yīng)模擬：

46、，其中，表示時間時刻的瞬態(tài)功率值，即電纜在高壓沖擊時所消耗的功率，和表示分別為瞬態(tài)電壓和電流的值，此功率會引起電纜溫度升高，將溫度響應(yīng)表示為：

47、，其中，表示時間時刻的電纜溫度，表示初始溫度或環(huán)境溫度，即沖擊前電纜的溫度，表示電纜的熱阻，即電纜抵抗溫度變化的能力，表示瞬態(tài)功率，表示電纜的熱容，即電纜儲存熱量的能力，表示熱時間常數(shù)，即溫度響應(yīng)速度。

48、進(jìn)一步的，步驟s3中，高壓沖擊測試方式還包括：

49、進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)能力測試，計(jì)算溫度變化速率：

50、，其中，表示溫度隨時間的變化速率，對比溫度變化的速率和預(yù)設(shè)的響應(yīng)閾值，判斷電纜的響應(yīng)是否足夠快，如果溫度變化速率低于閾值，則表示電纜未能及時響應(yīng)突發(fā)的高壓沖擊，此時觸發(fā)報(bào)警，

51、電纜在突發(fā)高壓沖擊中產(chǎn)生兩類異常情況：

52、溫度超限：如果溫度超過預(yù)設(shè)的安全閾值，則報(bào)警，

53、響應(yīng)滯后：檢測溫度變化速率的滯后，如果響應(yīng)時間超過設(shè)定的允許時間，則報(bào)警，表示電纜從高壓沖擊開始到溫度顯著變化的響應(yīng)時間，表示設(shè)定的最大允許響應(yīng)時間。

54、進(jìn)一步的，步驟s4中，響應(yīng)均勻性測試方式為：

55、對溫度信號頻率域進(jìn)行分析，真實(shí)火災(zāi)信號表現(xiàn)為持續(xù)溫度上升，頻率較低，瞬態(tài)誤報(bào)信號為高頻短時波動，此處使用傅里葉變換fft將溫度信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域，進(jìn)行頻譜分析：

56、，其中，表示溫度信號在頻域中的表示，表示時間時刻的溫度信號，表示頻率分量，即信號的頻率，表示虛數(shù)單位，即復(fù)數(shù)空間的轉(zhuǎn)換，

57、分析傅里葉變換后得到的頻譜，檢測信號的頻率成分，如果在高頻段存在明顯的能量峰值，則判定為瞬態(tài)誤報(bào)，如果低頻成分逐漸上升，則判定為真實(shí)火災(zāi)信號，

58、誤報(bào)判定準(zhǔn)則：設(shè)定頻率閾值，當(dāng)頻率時，如果能量高于設(shè)定值，則判定為瞬態(tài)誤報(bào)，若，且則視為誤報(bào)，表示頻域能量閾值，

59、真實(shí)火災(zāi)判定準(zhǔn)則：相反，若信號的能量集中在低頻段，且持續(xù)時間較長，則定義為真實(shí)火災(zāi)信號，若，且，則視為真實(shí)火災(zāi)信號，表示火災(zāi)信號的低頻能量閾值。

60、進(jìn)一步的，步驟s4中，響應(yīng)均勻性測試方式還包括：

61、對多個節(jié)點(diǎn)的溫度響應(yīng)進(jìn)行分析，假設(shè)在個不同位置布置溫度傳感器，記錄每個節(jié)點(diǎn)的溫度信號，其中，計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)相對于平均溫度的偏差：

62、，其中，表示節(jié)點(diǎn)相對于平均溫度的偏差，表示節(jié)點(diǎn)的溫度，表示所有節(jié)點(diǎn)的平均溫度，

63、計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)的溫度標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差越大，說明響應(yīng)越不均勻：

64、，其中，表示時間時刻的溫度響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差，

65、當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差超過設(shè)定的均勻性閾值時，表示電纜的響應(yīng)不均勻，發(fā)出局部警報(bào)：若，則發(fā)出局部警報(bào)，表示均勻性閾值，即允許的最大溫度響應(yīng)偏差，

66、對于每個節(jié)點(diǎn)的溫度響應(yīng)，設(shè)定允許的響應(yīng)范圍，當(dāng)節(jié)點(diǎn)溫度超過該范圍時，觸發(fā)局部異常報(bào)警：若，

67、或，則觸發(fā)局部異常報(bào)警，和表示預(yù)設(shè)的溫度上下限，

68、結(jié)合多個節(jié)點(diǎn)的異常信號，檢測某一區(qū)域的節(jié)點(diǎn)是否同時出現(xiàn)異常，并發(fā)出區(qū)域性警報(bào)，設(shè)個相鄰節(jié)點(diǎn)，如果其中超過個節(jié)點(diǎn)同時超限，則發(fā)出區(qū)域性警報(bào)：若，則發(fā)出區(qū)域性警報(bào)，是指示函數(shù)，當(dāng)為真時取值為1，否則為0，是觸發(fā)區(qū)域報(bào)警的節(jié)點(diǎn)數(shù)閾值。

69、進(jìn)一步的，步驟s5中，綜合數(shù)據(jù)分析方式為，

70、對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理：

71、，其中表示節(jié)點(diǎn)在時間時刻的歸一化溫度，表示節(jié)點(diǎn)在時間時刻的原始溫度數(shù)據(jù)，和表示節(jié)點(diǎn)在測試期間的最低和最高溫度值，將所有節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化到區(qū)間，

72、在正常工況下，電纜的溫度保持穩(wěn)定，且各節(jié)點(diǎn)的溫度差異不大，計(jì)算正常工況下的溫度均值和標(biāo)準(zhǔn)差：

73、，其中，表示時間時刻所有節(jié)點(diǎn)的溫度均值，表示節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，

74、，其中，表示時間時刻的溫度標(biāo)準(zhǔn)差，衡量各節(jié)點(diǎn)溫度的離散度，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差超過設(shè)定的正常工況閾值時，發(fā)出報(bào)警信號，標(biāo)記該時間段為異常：若，則進(jìn)行報(bào)警，表示正常工況下的溫度響應(yīng)允許的最大標(biāo)準(zhǔn)差，

75、在動態(tài)負(fù)載條件下，計(jì)算負(fù)載條件下溫度的斜率，評估電纜在負(fù)載波動時的響應(yīng)能力：

76、，其中，表示節(jié)點(diǎn)在時間時刻溫度的變化率，即負(fù)載波動引起的溫度響應(yīng)速度，表示時間間隔，用于計(jì)算溫度變化率，對所有節(jié)點(diǎn)的溫度變化率進(jìn)行均值和標(biāo)準(zhǔn)差分析，評估電纜在動態(tài)負(fù)載下的性能：，其中，表示時間時刻所有節(jié)點(diǎn)溫度變化率的均值，用于評估電纜整體的響應(yīng)速度，

77、，其中，表示時間時刻溫度變化率的標(biāo)準(zhǔn)差，

78、當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差超過設(shè)定閾值時，發(fā)出警報(bào)：若，則發(fā)出警報(bào)，表示動態(tài)負(fù)載下溫度響應(yīng)變化率允許的最大標(biāo)準(zhǔn)差，

79、檢測各節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)響應(yīng)時間，即電纜在沖擊發(fā)生后溫度達(dá)到某一設(shè)定值所需的時間，瞬態(tài)響應(yīng)時間計(jì)算方式為：

80、，其中，表示節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)響應(yīng)時間，即溫度首次達(dá)到時的時刻，表示設(shè)定的溫度閾值，標(biāo)記電纜是否成功響應(yīng)高壓沖擊，

81、計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)響應(yīng)時間的均值和標(biāo)準(zhǔn)差：

82、，其中，表示所有節(jié)點(diǎn)的平均瞬態(tài)響應(yīng)時間，

83、，其中，表示瞬態(tài)響應(yīng)時間的標(biāo)準(zhǔn)差，衡量各節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時間的離散性，

84、當(dāng)超過設(shè)定閾值時，發(fā)出異常響應(yīng)報(bào)警：若，則發(fā)出異常響應(yīng)報(bào)警，表示瞬態(tài)響應(yīng)時間的最大允許標(biāo)準(zhǔn)差，

85、對各節(jié)點(diǎn)的溫度響應(yīng)進(jìn)行全局分析，計(jì)算所有工況下節(jié)點(diǎn)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，匯總正常工況、動態(tài)負(fù)載、高壓沖擊情況下的溫度數(shù)據(jù)：

86、，其中，表示所有節(jié)點(diǎn)在所有時間段下的平均溫度，表示總時間段數(shù)，即所有測試條件下的總時間。

87、本發(fā)明有益效果為：

88、本發(fā)明，在感溫電纜多個節(jié)點(diǎn)部署溫度傳感器利用nbiot網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，提升數(shù)據(jù)的精確性，基于所采集實(shí)時數(shù)據(jù)構(gòu)建電壓、電流、頻率波動模型模擬高壓沖擊場景，精確識別溫度超限和響應(yīng)滯后情況，通過實(shí)時斜率監(jiān)測溫度變化，能夠響應(yīng)及時異常情況，極大提升了電纜在不同環(huán)境下的檢測靈敏度，減少了誤報(bào)率。

89、本發(fā)明，引入瞬態(tài)功率模型，在高壓沖擊時可以準(zhǔn)確計(jì)算電纜的瞬態(tài)功率和溫度變化速率，提高了極端條件下的響應(yīng)速度，還能迅速識別電纜是否在規(guī)定時間內(nèi)做出反應(yīng)，顯著提高突發(fā)事件中的安全性。

90、本發(fā)明，通過傅里葉變換對溫度信號的頻率成分進(jìn)行分析，有效區(qū)分瞬態(tài)高頻誤報(bào)和低頻的真實(shí)火災(zāi)信號，大幅降低系統(tǒng)的誤報(bào)頻率，增強(qiáng)整體裝置可靠性。

91、本發(fā)明，對多個節(jié)點(diǎn)的溫度響應(yīng)進(jìn)行均勻性分析，計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的響應(yīng)差異和標(biāo)準(zhǔn)差，使所有位置的電纜保持報(bào)警一致性，當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)響應(yīng)出現(xiàn)異常時，能夠發(fā)出局部或區(qū)域性警報(bào)，解決了傳統(tǒng)測試方法中的響應(yīng)不均勻問題。