利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法技术

本发明专利技术公开了一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，本发明专利技术利用现有的电力继电伴随光缆作为振动传感器，将电力伴随光缆接入光纤振动传感仪主机中；当电力伴随光缆受到外界扰动，电力伴随光缆因振动发生形变，导致电力伴随光缆中传输光的相位信息发生改变并产生光学信号，所述光学信号被光纤振动传感仪主机采集并分析、解调、还原了扰动信号，实现了收集、分析和提取各种振动事件的信号特征参量。本发明专利技术通过解调、还原振动信号的频谱信息，不仅能分辨不同的振动源物体，还可以准确识别敲击、踩踏、破坏电力地埋缆线及通道和井盖触碰等恶意入侵行为，还能屏蔽风、雨、冰雹等干扰的影响。

【技术实现步骤摘要】
利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法
本专利技术涉及电力电缆监测领域，尤其涉及一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法。
技术介绍
目前，国内没有针对电力电缆周边的振动频谱大数据信息的研究，更多的是利用光缆监测电力电缆周围异常典型的振动事件，比如振动波形图信号，从而保护电力电缆安全。但是，电力电缆所处环境复杂恶劣，各种具有潜在破坏电力电缆的振动事件经常发生，如何识别这些振动事件并进一步做出决策，以便采取对应措施，给予防护。那就需要收集电力电缆周边的系列振动信号大数据。我们可以利用现有的电力伴随光缆，收集电力电缆周边的振动频谱大数据，从而分析、提取有威胁的振动事件数据参数，同一地点多次产生同一信号，则表示此处有事件发生，需要警惕。如今，电力电缆星罗棋布地布设在城市及野外的各个角落，特别是浅埋在道路沿线的电力缆线及通道，处于复杂多变的环境中，城市建设时，机械设备在电力电缆周边附近施工，野外山洪、山体爆裂等均会对电力电缆产生不可逆转的破坏影响。因此，目前电力电缆的状态监测与预警能力存在很大的缺陷，这极大的影响了电力电缆为社会生产与城市生活安全、稳定用电的保障，需建立有效的对电力电缆周围环境实时监测的必要机制。城市地埋电力电缆线路长，在线实时监测数据量巨大，振动数据种类丰富，是典型的大数据采集与分析的难点。本专利技术利用现有的电力继电伴随光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息，无需重新布缆，节约成本，将极大地推动电力电缆安全监测技术的发展，对提高电力电缆安全保护将有巨大的革命意义。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种利用现有的电力继电伴随光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，并对各种振动事件的信号数据物理特征进行分析与提取，为电力电缆安全监测奠定基石。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，包括：S1：将光纤振动传感仪主机和电脑设备安装在监控室中，所述光纤振动传感仪主机接入现有的电力伴随光缆中；S2：当电力电缆周边有振动源产生振动时，振动信号传递至与电力电缆同沟敷设的电力伴随光缆，所述电力伴随光缆发生形变，所述电力伴随光缆中的光路相位发生变化且所述振动源的振动信号转变为光学信号；S3：光纤振动传感仪主机监测电力伴随光缆中的光学信号并将所述光学信号通过采集、解调、分析得到振动源的频谱物理特征参量；S4：不同类型振动源产生的频谱物理特征参量不同，通过对不同类型振动源进行测试和实验得到各种振动源的频谱物理特征参量并形成振动源类型与频谱物理特征参量一一对应的大数据库；S5：当电力电缆周边有振动源产生振动时，所述光纤振动传感仪主机对振动源的振动信号进行处理得到振动源对应的频谱物理特征参量，并与大数据库的频谱物理特征参量进行对比和筛选，得到所对应的振动源类型。优选方式下，所述电力伴随光缆作为振动传感器用于感知电力电缆周边振动源的振动信号并将振动信号转变为光学信号，所述光纤振动传感仪主机作为信号处理器用于光学信号的采集、解调和分析并得到振动源的频谱物理特征参量，所述监控室电脑作为显示器与光纤振动传感仪主机连接并实时显示电力伴随光缆的状态信息。优选方式下，所述光纤振动传感仪主机包括：光源模块，所述光源模块用于向电力伴随光缆发射相干光信号；电源模块，所述电源模块用于对光纤振动传感仪主机进行供电；光电二极管模块，所述光电二极管模块用于将光学信号转换为电信号，并对所述电信号进行滤波检波、高速采集、二次去噪和滤波、傅里叶变换后得到振动源的频谱物理特征参量。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过解调还原振动信号的频谱信息，不仅能分辨不同的振动源物体，还可以准确识别敲击、踩踏、破坏电力地埋缆线及通道和井盖触碰等恶意入侵行为，还能屏蔽风、雨、冰雹等干扰的影响。附图说明图1为本专利技术的系统示意图；图2为频率为8Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图；图3为频率为10Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图；图4为频率为39Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图；图5为频率为160Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，包括：S1：将光纤振动传感仪主机和电脑设备安装在监控室中，所述光纤振动传感仪主机接入现有的电力伴随光缆中；S2：当电力电缆周边有振动源产生振动时，振动信号传递至与电力电缆同沟敷设的电力伴随光缆，所述电力伴随光缆发生形变，所述电力伴随光缆中的光路相位发生变化且所述振动源的振动信号转变为光学信号；S3：光纤振动传感仪主机监测电力伴随光缆中的光学信号并将所述光学信号通过采集、解调、分析得到振动源的频谱物理特征参量；S4：不同类型振动源产生的频谱物理特征参量不同，通过对不同类型振动源进行测试和实验得到各种振动源的频谱物理特征参量并形成振动源类型与频谱物理特征参量一一对应的大数据库；S5：当电力电缆周边有振动源产生振动时，所述光纤振动传感仪主机对振动源的振动信号进行处理得到振动源对应的频谱物理特征参量，并与大数据库的频谱物理特征参量进行对比和筛选，得到所对应的振动源类型。如图1所示，所述电力伴随光缆作为振动传感器用于感知电力电缆周边振动源的振动信号并将振动信号转变为光学信号，所述光纤振动传感仪主机作为信号处理器用于光学信号的采集、解调和分析并得到振动源的频谱物理特征参量，所述监控室电脑作为显示器与光纤振动传感仪主机连接并实时显示电力伴随光缆的状态信息。所述光纤振动传感仪主机包括：光源模块，所述光源模块用于向电力伴随光缆发射相干光信号；电源模块，所述电源模块用于对光纤振动传感仪主机进行供电；光电二极管模块，所述光电二极管模块用于将光学信号转换为电信号，并对所述电信号进行滤波检波、高速采集、二次去噪和滤波、傅里叶变换后得到振动源的频谱物理特征参量。根据测试发现不同的设备在作业时有不同的频谱响应，其只与物体的固有特性有关，如质量、形状、材质等，比如旋挖机的频谱响应在10Hz左右，小型挖机的频谱在39Hz左右。提取波形特征，对信号进行时域频域分析主要通过短时傅里叶变换实现。大数据库指前期通过大量的实验，对尽可能多的设备进行测试，分析并提取出各设备频谱物理特征参量对应的响应频率值，图2为频率为8Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图，图3为频率为10Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图，图4为频率为39Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图，图5为频率为160Hz振动源所对应的频谱物理特征参量图。这样便可通过电脑后台自动监控：一是出现异常频率时报警，即响应频率值与底噪频率不一致；二是该异常频率与大数据库中某设备的响应频率一致时，即可判定侵入的施工设备型号。本专利技术利用现有电力继电伴随光缆作为探测单元，收集电力电缆周围振动源大数据；通过大数据分析，可得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，其特征在于，包括：/nS1：将光纤振动传感仪主机和电脑设备安装在监控室中，所述光纤振动传感仪主机接入现有的电力伴随光缆中；/nS2：当电力电缆周边有振动源产生振动时，振动信号传递至与电力电缆同沟敷设的电力伴随光缆，所述电力伴随光缆发生形变，所述电力伴随光缆中的光路相位发生变化且所述振动源的振动信号转变为电力伴随光缆中的光学信号；/nS3：光纤振动传感仪主机监测电力伴随光缆中的光学信号并将所述光学信号通过采集、解调、分析得到振动源的频谱物理特征参量；/nS4：不同类型振动源产生的频谱物理特征参量不同，通过对不同类型振动源进行测试和实验得到各种振动源的频谱物理特征参量并形成振动源类型与频谱物理特征参量一一对应的大数据库；/nS5：当电力电缆周边有振动源产生振动时，所述光纤振动传感仪主机对振动源的振动信号进行处理得到振动源对应的频谱物理特征参量，并与大数据库的频谱物理特征参量进行对比和筛选，得到所对应的振动源类型。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用同路由光缆收集电力电缆周边的振动频谱大数据信息方法，其特征在于，包括：
S1：将光纤振动传感仪主机和电脑设备安装在监控室中，所述光纤振动传感仪主机接入现有的电力伴随光缆中；
S2：当电力电缆周边有振动源产生振动时，振动信号传递至与电力电缆同沟敷设的电力伴随光缆，所述电力伴随光缆发生形变，所述电力伴随光缆中的光路相位发生变化且所述振动源的振动信号转变为电力伴随光缆中的光学信号；
S3：光纤振动传感仪主机监测电力伴随光缆中的光学信号并将所述光学信号通过采集、解调、分析得到振动源的频谱物理特征参量；
S4：不同类型振动源产生的频谱物理特征参量不同，通过对不同类型振动源进行测试和实验得到各种振动源的频谱物理特征参量并形成振动源类型与频谱物理特征参量一一对应的大数据库；
S5：当电力电缆周边有振动源产生振动时，所述光纤振动传感仪主机对振动源的振动信号进行处理得到振动源对应的频谱物理特征参量，并与大数据库的频谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，吴健儿，杨先进，方炯，候伟红，向新宇，叶景青，王成珠，黄中华，洪晓东，黄滔，吴晗，骆健恒，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，杭州市电力设计院有限公司，广州光束信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33