长距离实时海洋监控方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分布式光纤长距离实时海洋监测方法、装置及系统。其中，该方法包括：终端获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤部署海洋响应所处环境中的海水波动而产生振动；对所述光纤电信号进行采样，得到所述光纤所处环境中的海水扰动信号和振动信号。通过上述方式，本发明专利技术能够对海洋振动进行有效实时长距离监潜水器、船舶、动物产生振动和声音，声音本身也属于振动，采用分布式瑞利散射原理振动监测有效的检测到经过潜水器，提高准确性、稳定性和有效性。

Long distance real time ocean monitoring method, device and system

The invention discloses a real-time ocean monitoring method, device and system based on distributed optical fiber long distance. The method includes: the terminal acquires the optical fiber signal converted by the Rayleigh scattering signal reflected by the optical fiber, wherein the optical fiber deploys the vibration of the sea water fluctuation in the environment where the response is in the ocean, sampling the optical fiber signal and obtaining the sea water disturbance signal and vibration in the environment of the optical fiber. Signal. Through the above methods, the invention can produce vibration and sound of effective real-time long distance monitor, ship, animal, sound itself, and the sound itself belongs to vibration. The distributed Rayleigh scattering principle vibration monitoring can effectively detect the submersible, and improve the accuracy, stability and effectiveness.

【技术实现步骤摘要】
长距离实时海洋监控方法、装置及系统
本专利技术涉及监测领域，特别是涉及海洋监测方法、装置及系统。
技术介绍
对环境状况的监测，如环境振动、温度、湿度等的监测，是当今非常热门的技术。目前，实现海洋监测的方法通常是利用声呐监测，获取声音信号。然而很多情况下，声呐装置容易受到环境影响，当长时间置放在环境中或环境比较恶劣，容易产生干扰，且有效距离短，进而导致无法持续监测得到声音，更突出的情况为声呐装置不能长距离监测，受环境影响大，且为有源设备，容易被发现，不能广泛监测潜水艇等水下潜水装置。本专利技术能够对海洋振动进行有效实时长距离监潜水器、船舶、动物产生振动和声音，声音本身也属于振动，采用分布式瑞利散射原理振动监测有效的检测到经过潜水器，提高准确性、稳定性和有效性。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供长距离海洋监测方法、装置及系统，能够对振动信号进行有效监测，且提高监测的可靠性和稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种海洋潜水器和船舶监测方法，包括：终端获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤用于响应所处环境中的声音和产生振动；对所述光纤电信号进行还原，得到所述光纤所处环境中的振动信号。其中，在所述对所述光纤电信号进行还原之前，还包括：对所述光纤电信号进行预加重、加窗、分帧处理。其中，所述获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，包括：获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤模拟信号；对所述光纤模拟信号进行模数转换得到光纤数字信号；利用高速数据高速采集卡采集所述光纤数字信号得到所述光纤采样信号，以作为所述光纤电信号。其中，在所述对所述光纤电信号进行还原之前，还包括：利用滤波高斯线性滤波器对所述光纤电信号进行滤波。其中，在所述对所述光纤电信号进行还原之前，还包括：二维信号进行小波消噪后作为所述特定位置光纤产生的光纤电信号。其中，还包括：显示所述光纤所处环境中的监测结果。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种光纤信号监测装置，包括：获取模块，用于获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤用于响应所处环境中的潜水装置、船舶产生的声音和振动；监测模块，用于对所述光纤电信号进行采样，得到所述光纤所处环境中的振动信号。为解决上述技术问题，本专利技术采用的再一个技术方案是：提供一直振动监测终端，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，执行所述计算机程序，用于：获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤用于响应所处环境中潜水器、船舶声音和产生振动；对所述光纤电信号进行采样，得到所述光纤所处环境中的振动信号。其中，还包括：模数转换电路，用于获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤模拟信号，并对所述光纤模拟信号进行模数转换得到光纤数字信号；高速数据采集卡，用于采集所述光纤数字信号得到所述光纤采样信号，以作为所述光纤电信号；显示器，用于显示所监测振动信号。为解决上述技术问题，本专利技术采用的又再一个技术方案是：提供一种海洋光纤监测系统，包括光纤及终端；所述光纤用于在一端发出第一光信号信号，并从所述一端接收由所述第一光信号信号反射得到的第二光信号；所述终端用于对所述第二光信号对应的光纤电信号进行采样判断得到振动信号，其中，所述终端包括上述的海洋光纤监测装置或为上述的声音和振动监测终端，以对所述光纤电信号进行检测判断。上述方案，终端利用采集光纤反射的瑞利散射信号对应的光纤电信号，由于光纤在振动波影响下产生不同振动进而反射得到不同的光纤电信号，也即该光纤电信号中能够表示该振动信息，故对该光纤电信号进行还原能够得到该光纤的海洋机器和船舶产生的振动信号和声音信号，而且由于光纤为无源设备，不易受环境影响或损坏，故可提高声音和振动监测的可靠性和稳定性。而且，反射的瑞利散射信号在光纤中的传输损耗较低，故可实现长距离监测。另外，利用同一条光纤可以对其不同位置的环境进行监测，故可实现分布式海洋环境监测，且无需多个感应器件，节省了成本和简化了元件分布的复杂性。附图说明图1是本专利技术实时海洋监测系统一实施方式的结构示意图；图2是本专利技术实时海洋监测方法一实施方式的流程图；图3是本专利技术实时海洋监测方法另一实施方式的流程图；图4是本专利技术实时海洋监测方法再一实施方式的部分流程图；图5是本专利技术实时海洋监测装置一实施方式的结构示意图；图6是本专利技术实时海洋监测装置另一实施方式的流程示意图；图7是本专利技术实时海洋监测装置另一实施方式的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。请参阅图1，图1为本申请监测系统的一实施例。该海洋监测系统包括顺序连接的光纤11、光学系统13、光电转换电路14、模数转换器15与终端12。光纤11设置于需监测的环境中如地面上，以监测该环境的海洋环境和振动以及声音状况。光纤11可采用普通单模纤芯作传感单元，进行分布式多点或单点的振动监测。其基本原理是当环境振动作用于某一位置（如图2中的A点）的光纤11时，引起处于该光纤11发生形变，使光纤11长度和折射率发生变化，导致光纤11中光的相位发生变化。当光在光纤11中传输时，由于光子与光纤11与介质中的微观粒子发生弹性碰撞，故不断向后传输瑞利散射光，当有环境振动波导致光纤11某位置光纤发生物理振动时，该位置的背向瑞利散射光的相位随之发生变化，这些携带潜水器和船舶信息的信号光，经光学系统13处理，将微弱的相位变化转换为光强变化，再经光电转换电路14的光电转换和相应信号处理得到光纤电信号后，进人终端12进行数据处理。终端12对处理后的光纤电信号进行检测判断，得到潜水器和船舶的信息，并可根据该光纤电信号，确认该振动信号的发生地点。具体地，光纤11定时从一端发出第一光信号信号，该第一光信号信号可以是一脉冲信号，如为脉冲宽度为10ns的激光，该第一光信号信号在光纤11中各个位置经过瑞利散射形成的第二光信号，并且该第二光信号反射回该光纤11的一端。光纤11从该一端输出该第二光信号。光学系统13对第二光信号进行采集，得到对应不同光纤位置的多个瑞利散射信号。其中，该采集间隔可采集光纤每隔设定距离发射的瑞利散射信号，例如，第一个采集瑞利散射信号对应为距离光纤一端1米位置反射的瑞利散射信号，第二个采集瑞利散射信号对应为距离光纤一端2米位置反射的瑞利散射信号，以此类推。若仅需监测该光纤某一位置或某几个位置上的环境产生振动信号，则在采集到不同光纤位置的瑞利散射信号后，从该瑞利散射信号中选取出对应位置上的瑞利散射信号以进行以下处理并判断声音和振动。或者，光学系统13可直接采集该位置上的光纤的瑞利散射信号，具体，若要采集L距离的光纤的瑞利散射信号，则可根据第一光信号信号在L处光纤中所走过的路程为2L=v*t，计算得到L处光纤反射回来的第二光信号的采集时间t，其中，v是光在光纤中传播的速度，v=c/n，c为真空中的光速，n为光纤的折射率。即，在发射第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤长距离实时海洋监测系统，其特征在于，包括：终端获取部署在海洋里光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤用于响应所处环境中的潜水器产生振动和机器扰动和声音信号；终端获取光纤信号基于分布式瑞利散射原理，超长距离监测和实时不间断监测特征对所述光纤电信号进行采集，得到所述光纤所处环境中振动信号的振动潜水器监测识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤长距离实时海洋监测系统，其特征在于，包括：终端获取部署在海洋里光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，其中，所述光纤用于响应所处环境中的潜水器产生振动和机器扰动和声音信号；终端获取光纤信号基于分布式瑞利散射原理，超长距离监测和实时不间断监测特征对所述光纤电信号进行采集，得到所述光纤所处环境中振动信号的振动潜水器监测识别。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述光纤电信号进行监测识别之前，还包括：对所述光纤电信号进行预加重、加窗、分帧相应信号特征预处理。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤电信号，包括：获取由光纤反射的瑞利散射信号转换得到的光纤模拟信号；对所述光纤模拟信号进行模数转换得到光纤数字信号；利用高速数据高速采集卡采集所述光纤数字信号得到所述光纤采样信号，以作为所述光纤电信号。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述光纤电信号进行监测识别之前，还包括：利用滤波高斯线性滤波器对所述光纤电信号进行滤波。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述光纤电信号进行监测识别之前，还包括：对所述二维信号进行小波消噪后作为所述特定位置光纤产生的光纤电信号。6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：显示部分实时显示监测识别结果。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘本刚，李建彬，刘浩宇，魏嘉，柴军杰，
申请(专利权)人：光子瑞利科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11