本发明涉及光纤监测，尤其涉及一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法及装置。
背景技术：
1、我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。电网最重要的前端资产则是输电线缆，其中包括光纤复合架空线。
2、光纤复合架空线因其导线内装光纤束管结构独特，所以安装时必须采用预绞丝金具以保护光纤。输电线路上的光纤复合架空线在实际使用过程中，若发生金具夹持松动滑移和光缆绞丝金具散股故障将会严重影响电力系统的安全稳定运行，及时对金具的牢固性进行全线监测能够对电网基础结构的灾害预警、故障排除和状态评估意义重大。
3、现有的电力架空线金具监测，主要依靠人工及无人机巡线完成，工作量大、识别效率低，不能及时准确对线缆金具受力状态进行提前预判，容易引发严重的电网失效故障。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法及装置，用以解决现有的电力架空线金具监测方法工作量大、识别效率低的问题。
2、为了解决上述问题，本发明提供一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，包括：
3、获取金具附近预设范围内的光栅阵列的监测数据，并对光栅阵列的监测数据进行预处理；
4、将预处理后的光栅阵列的监测数据输入频谱图像识别模型，基于频谱图像识别模型的输出结果，确定金具是否存在故障；
5、所述频谱图像识别模型是基于残差神经网络、transformer网络和跨通道注意力网络构成的，且所述频谱图像识别模型是基于带标签的光栅阵列的历史监测数据训练得到的。
6、在一种可能的实现方式中，所述对光栅阵列的监测数据进行预处理，包括：
7、基于预设频率对光栅阵列的监测数据进行高通滤波，并基于短时傅里叶变换将高通滤波后的光栅阵列的监测数据转换为时间频谱图像数据，得到第一频谱图像数据；
8、对第一频谱图像数据进行频谱图像增强，得到第二频谱图像数据；
9、对第二频谱图像数据进行数据归一化处理，得到第三频谱图像数据；
10、对第三频谱图像数据进行数据扩展，得到第四频谱图像数据；
11、对第四频谱图像数据进行gamma滤波校正，得到第五频谱图像数据；
12、对第五频谱图像数据进行数据标准化，得到预处理后的光栅阵列的监测数据。
13、在一种可能的实现方式中，所述对第一频谱图像数据进行频谱图像增强，得到第二频谱图像数据，包括：
14、基于以下公式对第一频谱图像数据进行频谱图像增强，得到第二频谱图像数据：
15、
16、其中，表示第二频谱图像数据中数据点的频谱值，表示第一频谱图像数据中数据点的频谱值。
17、在一种可能的实现方式中，所述对第三频谱图像数据进行数据扩展，得到第四频谱图像数据，包括：
18、基于双线性插值法，对第三频谱图像数据进行数据扩展，得到第四频谱图像数据。
19、在一种可能的实现方式中，所述对第五频谱图像数据进行数据标准化，得到预处理后的光栅阵列的监测数据，包括：
20、基于以下公式对第五频谱图像数据进行数据标准化，得到预处理后的光栅阵列的监测数据：
21、
22、其中，表示预处理后的光栅阵列的监测数据中数据点的频谱值，表示第五频谱图像数据中数据点的频谱值，表示第五频谱图像数据中所有数据点的平均值，表示第五频谱图像数据中所有数据点的标准差。
23、在一种可能的实现方式中，所述频谱图像识别模型的训练包括：
24、调整带标签的光栅阵列的历史监测数据中监测数据的第一比例，使得第一比例大于或者等于预设比例，得到训练数据集，第一比例为带标签的光栅阵列的历史监测数据中标签为故障的监测数据与标签为正常的监测数据之间的比例；
25、将训练数据集输入频谱图像识别模型进行多次迭代，在每次迭代中进行正向传播和反向传播，并基于adam优化算法更新频谱图像识别模型的模型参数。
26、在一种可能的实现方式中，基于频谱图像识别模型的输出结果，确定金具是否存在故障，包括：
27、获取无人机巡检的金具故障监测结果，在无人机巡检的金具故障监测结果表示金具存在故障，且频谱图像识别模型的输出结果表示金具存在故障的情况下，确定金具存在故障。
28、本发明还提供了一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测装置，包括：
29、获取模块，用于获取金具附近预设范围内的光栅阵列的监测数据，并对光栅阵列的监测数据进行预处理；
30、确定模块，用于将预处理后的光栅阵列的监测数据输入频谱图像识别模型，基于频谱图像识别模型的输出结果，确定金具是否存在故障；
31、所述频谱图像识别模型是基于残差神经网络、transformer网络和跨通道注意力网络构成的，且所述频谱图像识别模型是基于带标签的光栅阵列的历史监测数据训练得到的。
32、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现如上所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法。
33、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法。
34、本发明的有益效果是：本发明提供的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法及装置，首先获取金具附近预设范围内的光栅阵列的监测数据，保证监测数据与金具之间的相关性，接着对监测数据进行预处理，使得金具故障特征更容易被识别出来，然后再通过频谱图像识别模型对监测数据的全局特征和局部特征进行提取，提高识别准确率，得到频谱图像识别模型的输出结果，最后根据频谱图像识别模型的输出结果确定金具是否存在故障，实现电力架空线金具的故障监测，本发明在实现电力架空线金具的故障监测的同时，降低了电力架空线金具故障监测过程的工作量，从而降低电力架空线金具故障监测的成本，且提高了电力架空线金具故障监测的准确性。
1.一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，所述对光栅阵列的监测数据进行预处理，包括：
3.根据权利要求2所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，所述对第一频谱图像数据进行频谱图像增强，得到第二频谱图像数据，包括：
4.根据权利要求2所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，所述对第三频谱图像数据进行数据扩展，得到第四频谱图像数据，包括：
5.根据权利要求2所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，所述对第五频谱图像数据进行数据标准化，得到预处理后的光栅阵列的监测数据，包括：
6.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，所述频谱图像识别模型的训练包括：
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法，其特征在于，基于频谱图像识别模型的输出结果，确定金具是否存在故障，包括：
8.一种基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现根据权利要求1至7任一项所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于光栅阵列的电力架空线金具故障监测方法。
