基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，基于C/S（服务器/客户端）架构，包括分布式光纤传感设备及数据采集装置、配置管理模块、数据管理模块、光纤路径空间布景模块、监控模块、报警模块。本发明专利技术还公开了一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统的方法，本发明专利技术可以实现监测对象结构地理分布图和地区地形图，通过分析处理监测数据，挖掘隐藏在数据中外部因素对监测对象的作用，对应变、温度信息进行快速定位显示和对突发故障实时报警，得到形象直观的数据信息，达到实时感知、诊断健康状况，智能化识别安全隐患、实时发布警报信息的目的，以此来为维护人员提供详细信息，降低维护成本和提高设施安全。

Graphical display security monitoring system and method based on distributed optical fiber sensor

The invention discloses a distributed optical fiber sensor safety monitoring system based on graphical display, based on C/S (client / server) architecture, including the distributed optical fiber sensing device and data acquisition device, configuration management module, data management module, optical path space scenery module, monitoring module, alarm module. The invention also discloses a distributed optical fiber sensing graphical display method based on safety monitoring system, the invention can realize the topographic map geographical distribution monitoring object structure diagram and area, through the analysis of monitoring data processing, mining the hidden effect on monitoring objects in the data of external factors, the temperature information of strain, fast positioning display and the sudden failure of real-time alarm, get the visual data, real-time perception, health diagnosis, intelligent identification of security risks, to alert the real-time information, in order to provide detailed information for maintenance personnel, reduce maintenance costs and improve safety facilities.

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统及方法
本专利技术涉及电力系统的安全监测
，特别是基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统及方法。
技术介绍
近几年，我国电力工业取得了突飞猛进的发展，当前建成的超高压电网规模已经位置世界前列。但是电力系统结构的服役期常常长达几十年、甚至上百年,在长期运行中不可避免地遭受恶劣环境侵蚀、材料老化、极端灾害（地震、风、暴雨、雪等）、疲劳效应等因素的影响，其服役性能总是处于劣化过程中，这种劣化过程将不可避免地导致结构系统的损伤累积和抗力衰减，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。随着对工程结构的安全性、耐久性及正常使用功能的日益关注,人们希望能够在电力设施的服役期,即使出现一些如雨雪、地震、覆冰、火灾等灾害性事故后,也能充分了解结构的健康状况,以决定是否需要对结构进行维修和养护,并且在出现突发事故后，可及时得到事故的发生地点及类型以便及时维护。对于监测方法，目前国内外采用的有弧垂实时监测、线路图像实时监视、小型气象站等方法，利用先进的数字视频压缩技术、低功耗技术、GPRS无线通信技术，将现场图像信息传输到监控中心的服务器上，从而实现对输电线路全天候监测。但图像类传感方式易受环境影响，且布置安装成本较高。而分布式光纤传感可实现长距离、高精度、高分辨率的连续测量，应用方便，只需一次监测即可获得光纤铺设路径沿线的温度、应变及振动信息。近年来,随着分布式光纤传感的发展与应用,结构健康监测与安全预警技术得到了越来越广泛的研究与应用。结构健康监测与安全预警技术通过监测结构关键构件和关键位置的反应,推断结构的健康与安全状况,并及时进行预警,从而保障结构的服役安全,避免重大事故的发生,是安全监测领域的前沿技术。目前国内外许多大型工程结构都安装了安全监测系统,这些安全系统的运行积累了大量的数据,但目前缺乏有效、简便和实用的安全健康监测系统，且大多功能单一、收费昂贵。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统及方法，适用于电力系统安全监测的人机交互良好的多参数多功能。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，包括分布式光纤传感设备、数据采集装置、配置管理模块、数据管理模块、光纤路径空间布景模块、监控模块和报警模块，数据管理模块包括数据分析子模块和数据存储子模块；其中，配置管理模块，用于设置采集参数并将其输出至数据采集装置，设置光纤分段参数并将其输出至光纤路径空间布景模块，设置监控参数并将其输出至监控模块、设置报警规则至数据分析子模块；光纤路径空间布景模块，用于根据电网结构，铺设出沿电网结构的光纤路径，并根据光纤分段参数、数据存储子模块中的空间地理数据，实现电网结构在地图上的分布；分布式光纤传感设备，用于监测传感光纤各空间位置上功率信号；数据采集装置，用于根据采集参数，采集分布式光纤传感设备监测到的功率信号，并将此功率信号进行分段拟合运算处理，获得温度数据及应变数据，温度数据及应变数据输出至数据存储子模块，温度数据输出至监控模块；数据存储子模块，用于存储空间地理数据、警报信息、数据采集装置获取的温度和应变数据；数据分析子模块，用于根据配置管理模块设置的报警规则，从数据存储子模块中获取温度和应变数据，进行分析计算得到警报信息，并将其输出至数据存储子模块、监控模块和报警模块；监控模块，用于接收警报信息及温度数据，根据监控参数，并根据接收的温度数据实时分析出预设时间内温度变化趋势，将警报信息及温度数据做出图形化显示；报警模块，用于将警报信息在监控终端进行显示报警。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，所述监控参数包括监控时长、数据源时长、显示间隔、抽样间隔、温度上限阈值、温度下限阈值。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，所述报警规则为预设的温度阈值范围和应变阈值范围，当温度数据不在温度阈值范围或应变数据不在应变阈值范围时，则分析计算得到警报信息。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，数据存储子模块存储的空间地理数据、警报信息、数据采集装置获取的温度和应变数据被存入数据库或存入文件系统中，所使用数据库为关系数据库SQLServer和虚拟数据库，文件系统为EXCEL。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，光纤路径空间布景模块包括地图层、路线层和标志层，地图层为在线高德地图，路线层为铺设光纤路径，标志层为光纤路径上的备注信息。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，报警模块包括消息模板，消息模板包括应用名和警报信息。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统进一步优化方案，监控模块中的图形化显示包括故障点在地图上的位置显示、预设时间内监测出的温度数据以颜色在地图上光纤路径沿线的变化显示，预设时间内监测温度数据瀑布图显示；故障点为当光纤上的某点的温度数据不在温度阈值范围或应变数据不在应变阈值范围时，称为故障点。基于一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统的方法，包括以下步骤：步骤一、实时对铺设光纤沿线进行监控，获取传感光纤各空间位置上光功率信号并通过分段拟合运算得到温度和应变数据；步骤二、根据设置的报警规则，对步骤一获取的温度和应变数据进行分析处理，得到警报信息，并做持久化处理；步骤三、根据空间地理数据生成监测光纤路径的地理结构分布图；所述监测光纤路径的地理结构分布图包括在线地图层、光纤路径层和备注标志层，所述光纤路径层由运维人员自行在在线地图上绘制或通过导入已有的光纤路径各节点经纬度、长度信息来绘制；步骤四、对预设时间内的温度数据在光纤路径上以每秒显示一次监测数据的方式展示，并在预设时间内、将温度数据通过映射关系转换成对应颜色来显示；步骤五、实时接收警报信息，将警报信息在监控终端进行显示报警。作为本专利技术所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统的方法进一步优化方案，所述报警规则为预设的温度阈值范围和应变阈值范围，当温度数据不在温度阈值范围或应变数据不在应变阈值范围时，则分析计算得到警报信息。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：（1）本专利技术利用分布式光纤传感设备、数据采集装置、配置管理模块、数据管理模块、光纤路径空间布景模块、监控模块和报警模块所主要构成的结构，采取高度自动化处理方式，可以实现监测对象结构地理分布图的空间布景；（2）通过分析处理监测数据，挖掘隐藏在数据中外部因素对监测对象的作用，对应变温度信息进行快速定位显示和对突发故障实时报警，得到形象直观的数据信息，达到实时感知、诊断健康状况，智能化识别安全隐患、实时发布警报信息的目的，以此来为维护人员提供详细信息，降低维护成本和提高设施安全；（3）本专利技术适用于桥梁、高层建筑、大跨空间结构、隧道、边坡、公路、高铁声屏障、高压电网等工程结构。附图说明图1是本专利技术的系统结构图。图2是采集流程图。图3是本系统的软件主界面图。图4是本系统监测流程图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，其特征在于，包括分布式光纤传感设备、数据采集装置、配置管理模块、数据管理模块、光纤路径空间布景模块、监控模块和报警模块，数据管理模块包括数据分析子模块和数据存储子模块；其中，配置管理模块，用于设置采集参数并将其输出至数据采集装置，设置光纤分段参数并将其输出至光纤路径空间布景模块，设置监控参数并将其输出至监控模块、设置报警规则至数据分析子模块；光纤路径空间布景模块，用于根据电网结构，铺设出沿电网结构的光纤路径，并根据光纤分段参数、数据存储子模块中的空间地理数据，实现电网结构在地图上的分布；分布式光纤传感设备，用于监测传感光纤各空间位置上功率信号；数据采集装置，用于根据采集参数，采集分布式光纤传感设备监测到的功率信号，并将此功率信号进行分段拟合运算处理，获得温度数据及应变数据，温度数据及应变数据输出至数据存储子模块，温度数据输出至监控模块；数据存储子模块，用于存储空间地理数据、警报信息、数据采集装置获取的温度和应变数据；数据分析子模块，用于根据配置管理模块设置的报警规则，从数据存储子模块中获取温度和应变数据，进行分析计算得到警报信息，并将其输出至数据存储子模块、监控模块和报警模块；监控模块，用于接收警报信息及温度数据，根据监控参数，并根据接收的温度数据实时分析出预设时间内温度变化趋势，将警报信息及温度数据做出图形化显示；报警模块，用于将警报信息在监控终端进行显示报警。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，其特征在于，包括分布式光纤传感设备、数据采集装置、配置管理模块、数据管理模块、光纤路径空间布景模块、监控模块和报警模块，数据管理模块包括数据分析子模块和数据存储子模块；其中，配置管理模块，用于设置采集参数并将其输出至数据采集装置，设置光纤分段参数并将其输出至光纤路径空间布景模块，设置监控参数并将其输出至监控模块、设置报警规则至数据分析子模块；光纤路径空间布景模块，用于根据电网结构，铺设出沿电网结构的光纤路径，并根据光纤分段参数、数据存储子模块中的空间地理数据，实现电网结构在地图上的分布；分布式光纤传感设备，用于监测传感光纤各空间位置上功率信号；数据采集装置，用于根据采集参数，采集分布式光纤传感设备监测到的功率信号，并将此功率信号进行分段拟合运算处理，获得温度数据及应变数据，温度数据及应变数据输出至数据存储子模块，温度数据输出至监控模块；数据存储子模块，用于存储空间地理数据、警报信息、数据采集装置获取的温度和应变数据；数据分析子模块，用于根据配置管理模块设置的报警规则，从数据存储子模块中获取温度和应变数据，进行分析计算得到警报信息，并将其输出至数据存储子模块、监控模块和报警模块；监控模块，用于接收警报信息及温度数据，根据监控参数，并根据接收的温度数据实时分析出预设时间内温度变化趋势，将警报信息及温度数据做出图形化显示；报警模块，用于将警报信息在监控终端进行显示报警。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，其特征在于，所述监控参数包括监控时长、数据源时长、显示间隔、抽样间隔、温度上限阈值、温度下限阈值。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，其特征在于，所述报警规则为预设的温度阈值范围和应变阈值范围，当温度数据不在温度阈值范围或应变数据不在应变阈值范围时，则分析计算得到警报信息。4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感的图形化显示安全监测系统，其特征在于，数据存储子模块存储的空间地理数据、警报信息、数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟弘，张旭苹，刘策策，张益昕，田晓波，王苏，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32