一种变电站电缆沟被动源面波检测方法及系统与流程

本技术涉及被动源面波勘探，更具体地，涉及一种变电站电缆沟被动源面波检测方法及系统。

背景技术：

1、变电站电缆沟是敷设电力电缆的重要隐蔽设施，受改造、覆土及地面硬化等影响，常需在非开挖条件下查明其位置、埋深和走向。现有被动源面波探测技术中，公开号为cn117784273a的中国专利公开了一种用于地下管线探测的阵列式被动源面波法，其以城市背景噪声为震源，在管线走向上方按固定间距布置20-500个拾振器，静置采集后整体平移，将阵列数据拆解为多个排列并提取频散曲线，反演得到横波速度三维数据体，再解译出管线的平面位置、埋深和走向。该方法主要面向城市埋深5m-30m、管径大于0.5m的大埋深非金属管线，拾振器间隔按待测管线管径的1/3控制，阵列规模大、布设空间要求高。将其直接用于变电站覆土掩埋电缆沟检测时，至少存在以下问题：

2、一是变电站正常运行环境下存在强工频电磁场及瞬态脉冲干扰，常规拾振器和采集系统难以获得高质量微动信号；二是电缆沟埋深浅、宽度窄，要求浅层高分辨率探测，而常规单一尺度阵列难以兼顾高频与低频信息，浅层反演分辨率不足；三是变电站内通道狭窄，不具备布设大量拾振器的场地条件；四是电缆沟不同于管涵、空洞等目标，其异常体呈窄长条带状，现有方法主要依靠速度差异进行人工解译，容易将回填土松散区、地下空洞等非目标体误判为电缆沟，识别准确率低。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种变电站电缆沟被动源面波检测方法及系统。

2、本发明技术方案为：

3、一方面，本发明提出一种变电站电缆沟被动源面波检测方法，适用于正常运行的变电站有限空间内，包括以下步骤：

4、在变电站内沿与电缆沟预期走向相交的方向布设多尺度线形微动阵列，所述多尺度线形微动阵列包括第一子阵列和第二子阵列，第一子阵列的检波器间距小于被测电缆沟的预期宽度，第二子阵列的检波器间距大于第一子阵列的检波器间距；

5、通过检波器连续采集微动信号数据；

6、将多尺度线形微动阵列沿测线方向滚动移动至覆盖预定测线长度，得到多测点微动数据；

7、分别从多测点微动数据中提取第一子阵列对应的第一频段频散曲线和第二子阵列对应的第二频段频散曲线，所述第一频段与第二频段的频率范围至少部分重叠或相邻，将第一频段与第二频段频散曲线拼接，得到宽频带频散曲线；

8、基于宽频带频散曲线反演各测点横波速度，并按测线位置拼接生成二维横波速度剖面；

9、在二维横波速度剖面中识别横波速度的异常区域，结合变电站电缆沟先验走向信息对异常区域进行窄长条带形态筛选，将满足条件的目标异常识别为疑似覆土掩埋电缆沟区域，输出其位置、埋深、宽度及置信度等级。

10、优选的，所述检波器为抗电磁干扰屏蔽检波器，所述抗电磁干扰屏蔽检波器采用高磁导率屏蔽壳体，内部电路模块和机芯分别设有独立屏蔽罩；所述方法采用抗电磁干扰数据采集站，所述采集站的采集通道集成自适应工频陷波器和瞬态脉冲检测剔除模块，用于实时滤除工频谐波干扰并标记受电磁脉冲污染的数据段。

11、优选的，所述检波器配备可更换耦合底座以适应变电站室内混凝土地面、瓷砖地面或环氧地坪的耦合需求，且所述检波器通过配重物贴地放置实现免打孔安装。

12、优选的，所述将多尺度线形微动阵列沿测线方向滚动移动时，每次滚动的距离小于多尺度线形微动阵列的排列长度，使相邻两次采集在测线方向上具有重叠覆盖段。

13、优选的，在提取频散曲线之前，还包括对多测点微动数据进行预处理的步骤：对原始记录进行去均值和去趋势处理，进行带通滤波，并依据瞬态脉冲检测结果剔除受干扰的数据段。

14、优选的，所述反演采用阻尼最小二乘法或遗传算法，初始模型根据变电站场地地质条件设定，反演目标为理论频散曲线与实测宽频带频散曲线的拟合误差最小化。

15、优选的，所述窄长条带形态筛选包括：将异常区域的宽度、深度范围和连续延伸长度分别与电缆沟的几何特征进行匹配，以及将候选异常的空间展布方向与变电站总平面图中电缆沟预期走向进行空间叠合分析，当异常区域的几何特征与电缆沟几何特征匹配，且候选异常的空间展布方向与电缆沟预期走向匹配时，判定为电缆沟区域，并根据匹配程度输出不同置信度等级。

16、另一方面，本发明还提供一种变电站电缆沟被动源面波检测系统，包括：

17、多尺度线形微动阵列布设模块，在变电站内沿与电缆沟预期走向相交的方向布设多尺度线形微动阵列，所述多尺度线形微动阵列包括第一子阵列和第二子阵列，第一子阵列的检波器间距小于被测电缆沟的预期宽度，第二子阵列的检波器间距大于第一子阵列的检波器间距；

18、信号采集模块，通过检波器连续采集微动信号数据；

19、滚动采集模块，将多尺度线形微动阵列沿测线方向滚动移动至覆盖预定测线长度，得到多测点微动数据；

20、宽频带频散曲线提取模块，分别从多测点微动数据中提取第一子阵列对应的第一频段频散曲线和第二子阵列对应的第二频段频散曲线，所述第一频段与第二频段的频率范围至少部分重叠或相邻，将第一频段与第二频段频散曲线拼接，得到宽频带频散曲线；

21、二维横波速度剖面生成模块，基于宽频带频散曲线反演各测点横波速度，并按测线位置拼接生成二维横波速度剖面；

22、电缆沟识别模块，在二维横波速度剖面中识别横波速度的异常区域，结合变电站电缆沟先验走向信息对异常区域进行窄长条带形态筛选，将满足条件的目标异常识别为疑似覆土掩埋电缆沟区域，输出其位置、埋深、宽度及置信度等级。

23、再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的一种变电站电缆沟被动源面波检测方法。

24、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的一种变电站电缆沟被动源面波检测方法。

25、本发明具有如下有益效果：

26、1、适用于正常运行的变电站有限空间内，通过高磁导率多层屏蔽壳体、独立屏蔽罩、自适应工频陷波器及瞬态脉冲检测剔除模块，有效抑制工频磁场和电磁脉冲干扰，保证强电磁环境下的微动信号质量。

27、2、采用第一子阵列与第二子阵列构成多尺度台阵，分别提取对应频段频散曲线并拼接为宽频带频散曲线，兼顾浅层高频信息与深层背景速度约束，可实现0.5~2.0m浅层目标的精确反演，克服了传统单一尺度阵列对浅层小尺寸目标分辨率不足的问题。

28、3、阵列结构紧凑，检波器配备可更换耦合底座并通过配重物贴地放置，免打孔、免破坏地面；沿测线滚动移动形成重叠覆盖，适用于变电站室内狭窄通道，且无需大规模布设拾振器。

29、4、将横波速度异常识别与窄长条带形态筛选、变电站总平面图先验走向空间叠合分析相结合，并输出置信度等级，有效降低虚报率和漏报率，能够准确给出电缆沟的位置、埋深和宽度。

30、5、整个检测过程无需开挖，作业时与带电设备保持安全距离，也可安排在计划停电检修窗口内实施，由运行人员全程监护，保障变电站运行安全和作业人员安全。