本發(fā)明涉及一種電纜張緊故障預(yù)判方法、裝置、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，屬于電纜故障檢測。

背景技術(shù)：

1、電纜作為港口卸船機、裝船機、斗輪機等大型機械設(shè)備與地面接電箱、控制系統(tǒng)之間的連接橋梁，負責(zé)傳輸電力和信號。電纜的狀態(tài)直接影響機械設(shè)備的正常工作和運行效率，對機械設(shè)備的安全運行至關(guān)重要。電纜一般通過滑環(huán)箱、電纜卷盤、導(dǎo)纜架與地面接線箱連接。

2、當(dāng)電纜過緊時，電纜長期處于緊繃狀態(tài)，會增加電纜與卷盤、滑環(huán)等部件之間的摩擦，導(dǎo)致電纜外皮磨損加快，甚至可能磨損到內(nèi)部的金屬線芯；過緊的電纜會受到較大的拉力，容易造成電纜的拉伸變形，甚至拉斷電纜，導(dǎo)致電力或信號中斷。

3、當(dāng)電纜過松時，過松的電纜容易在機械設(shè)備移動過程中發(fā)生纏繞、拖拽或掉落，可能絆倒操作人員或卡在設(shè)備的其他部位，造成安全隱患或電纜斷裂。

4、在機械設(shè)備快速運動或進行頻繁的啟動和停止操作時，電纜可能會因為慣性作用而繃緊。電纜卷盤的電機轉(zhuǎn)速設(shè)置過快，導(dǎo)致電纜的收放速度跟不上機械設(shè)備的移動速度時，也會造成電纜過緊。在電纜外力拉扯，電纜卷盤收纜時，也會造成電纜過緊。

5、當(dāng)電纜卷盤的電機故障或控制失靈，導(dǎo)致電纜無法正常收放時，會造成電纜過松；當(dāng)電纜卷盤的星形差速齒與電機之間的磁滯聯(lián)軸器損壞時，導(dǎo)致電纜無法正常收放，會造成電纜過松。

6、對于電纜故障檢測，現(xiàn)有技術(shù)主要依賴人工巡檢和定期檢查，這種方式存在主觀性強、效率低下的問題。而靠電纜兩側(cè)和中間導(dǎo)桿限位來判斷電纜張緊情況，一方面在機械設(shè)備啟停過程中，電纜會出現(xiàn)瞬時張緊情況，容易造成誤報；另一方面實時性較差，無法對張緊趨勢進行判斷，只有在電纜受到損傷后才能發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電纜張緊故障預(yù)判方法、裝置、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，能夠?qū)﹄娎|故障進行預(yù)判。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種電纜張緊故障預(yù)判方法，電纜通過電纜卷盤連接于地面接線箱與機械設(shè)備之間，電纜卷盤隨機械設(shè)備的往復(fù)運動對電纜進行收放，所述方法包括：

4、獲取電纜的影像數(shù)據(jù)和機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)；

5、將電纜的影像數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，獲取電纜狀態(tài)預(yù)測值；

6、基于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)構(gòu)建的電纜狀態(tài)方程，計算電纜狀態(tài)先驗值；

7、基于電纜狀態(tài)預(yù)測值和電纜狀態(tài)先驗值，對電纜進行張緊故障預(yù)判，獲取電纜張緊故障預(yù)判結(jié)果；

8、其中，所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型是基于預(yù)獲取的電纜的影像數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練的，所述電纜狀態(tài)方程是基于預(yù)獲取的機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的電纜狀態(tài)實測值構(gòu)建的。

9、結(jié)合第一方面，進一步的，所述機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)包括機械設(shè)備至電纜卷盤中心點的水平距離。

10、結(jié)合第一方面，進一步的，所述電纜狀態(tài)包括電纜與水平面的夾角以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離；

11、所述電纜狀態(tài)預(yù)測值包括電纜與水平面的夾角預(yù)測值以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離預(yù)測值；

12、所述電纜狀態(tài)先驗值包括電纜與水平面的夾角先驗值以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離先驗值；

13、所述電纜狀態(tài)實測值包括電纜與水平面的夾角實測值以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離實測值。

14、結(jié)合第一方面，進一步的，基于電纜狀態(tài)預(yù)測值和電纜狀態(tài)先驗值，對電纜進行張緊故障預(yù)判，獲取電纜張緊故障預(yù)判結(jié)果包括：

15、若電纜與水平面的夾角預(yù)測值小于電纜與水平面的夾角先驗值，且電纜與水平面的夾角預(yù)測值相較于電纜與水平面的夾角先驗值的差值大于第一預(yù)設(shè)閾值，或者，電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離預(yù)測值大于電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離先驗值，且電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離預(yù)測值相較于電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離先驗值的差值大于第二預(yù)設(shè)閾值，則預(yù)判電纜發(fā)生過緊故障；

16、若電纜與水平面的夾角預(yù)測值大于電纜與水平面的夾角先驗值，且電纜與水平面的夾角預(yù)測值相較于電纜與水平面的夾角先驗值的差值大于第三預(yù)設(shè)閾值，或者，電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離預(yù)測值小于電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離先驗值，且電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離預(yù)測值相較于電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離先驗值的差值大于第四預(yù)設(shè)閾值，則預(yù)判電纜發(fā)生過松故障。

17、結(jié)合第一方面，進一步的，所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型包括：

18、輸入層，用于輸入電纜的影像數(shù)據(jù)；

19、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層，用于對電纜的影像數(shù)據(jù)進行特征提取，獲取電纜狀態(tài)特征圖；

20、長短期記憶網(wǎng)絡(luò)層，用于捕捉電纜狀態(tài)特征圖之間的時序關(guān)系；

21、輸出層，用于根據(jù)電纜狀態(tài)特征圖之間的時序關(guān)系，輸出電纜狀態(tài)預(yù)測值。

22、結(jié)合第一方面，進一步的，獲取機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的電纜狀態(tài)實測值包括：

23、在機械設(shè)備往復(fù)運動的軌道上設(shè)置位置序列點；

24、在電纜無故障的情況下，采集機械設(shè)備在各位置序列點時，機械設(shè)備至電纜卷盤中心點的水平距離、電纜與水平面的夾角實測值、電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離實測值。

25、結(jié)合第一方面，進一步的，基于預(yù)獲取的機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的電纜狀態(tài)實測值構(gòu)建電纜狀態(tài)方程包括：

26、基于機械設(shè)備至電纜卷盤中心點的水平距離及其所對應(yīng)的電纜與水平面的夾角實測值，在直角坐標系中繪制離散的夾角數(shù)據(jù)點；

27、基于機械設(shè)備至電纜卷盤中心點的水平距離及其所對應(yīng)的電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離實測值，在直角坐標系中繪制離散的水平距離數(shù)據(jù)點；

28、分別對所述夾角數(shù)據(jù)點和所述水平距離數(shù)據(jù)點進行擬合，獲取電纜與水平面的夾角關(guān)于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)系，以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離關(guān)于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)系；

29、由電纜與水平面的夾角關(guān)于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)系，以及電纜與水平面接觸點至電纜卷盤中心點的水平距離關(guān)于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)系共同構(gòu)成電纜狀態(tài)方程。

30、第二方面，本發(fā)明提供一種電纜張緊故障預(yù)判裝置，包括：

31、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取電纜的影像數(shù)據(jù)和機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)；

32、狀態(tài)預(yù)測模塊，用于將電纜的影像數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，獲取電纜狀態(tài)預(yù)測值；

33、狀態(tài)計算模塊，用于基于機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)構(gòu)建的電纜狀態(tài)方程，計算電纜狀態(tài)先驗值；

34、張緊故障預(yù)判模塊，用于基于電纜狀態(tài)預(yù)測值和電纜狀態(tài)先驗值，對電纜進行張緊故障預(yù)判，獲取電纜張緊故障預(yù)判結(jié)果；

35、其中，所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型是基于預(yù)獲取的電纜的影像數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練的，所述電纜狀態(tài)方程是基于預(yù)獲取的機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的電纜狀態(tài)實測值構(gòu)建的。

36、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機系統(tǒng)，包括：

37、存儲介質(zhì)：用于存儲計算機程序；

38、處理器：用于執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)第一方面任一項所述電纜張緊故障預(yù)判方法的步驟。

39、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面任一項所述電纜張緊故障預(yù)判方法的步驟。

40、第五面，本發(fā)明提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面任一項所述電纜張緊故障預(yù)判方法的步驟。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、本發(fā)明提供的電纜張緊故障預(yù)判方法，基于預(yù)獲取的機械設(shè)備的位置數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的電纜狀態(tài)實測值，構(gòu)建電纜狀態(tài)方程，計算電纜狀態(tài)先驗值，將電纜的影像數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)路的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，獲取電纜狀態(tài)預(yù)測值，基于電纜狀態(tài)預(yù)測值和電纜狀態(tài)先驗值，對電纜進行張緊故障預(yù)判，能夠獲取電纜張緊故障預(yù)判結(jié)果，實現(xiàn)對電纜故障的提前預(yù)警，不僅能夠有效避免電纜故障的發(fā)生，還能夠降低人工巡檢成本和維護維修費用，提高機械設(shè)備的運行經(jīng)濟效益。