一种基于智能光纤屏障网的深远海域入侵监测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于智能光纤屏障网的深远海域异物入侵监测方法，属于结构智能健康监测技术领域。根据被管辖的深远海域岛屿或平台设施的几何尺寸及周围海洋环境，设计分布式光纤传感元件，并根据海域周围敌方舰船或大型生物特征设计蝶型光纤传感网及其内椭圆环尺寸，使其悬浮在海洋，将多个蝶型光纤传感网形成光纤屏障网，并固定在管辖海域周围，将内置传输光纤引线终端的牵引索连接到选定的近海观测室内的分布式光纤解调设备形成监测系统。本发明专利技术提供的智能光纤屏障网，结合解调设备和信号分析处理方法，为深远海域岛屿和平台设施等周界异物入侵识别提供了一种无人、主动、实时的值守型连续监测技术。时的值守型连续监测技术。时的值守型连续监测技术。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能光纤屏障网的深远海域入侵监测方法


[0001]本专利技术属于结构智能健康监测领域，涉及到的是一种深远海域入侵监测的智能光纤传感测试方法。

技术介绍

[0002][0003]当前，我国海洋权益的维护，主要依赖海警巡航方式。这种方式将极大地依赖巡航频次、巡航范围和巡航人员的海洋作战经验。如何真正意义上实现国家海洋权益的主动有效维护，需要构建常态化值守型的海洋维权巡航机制和全天候及时的保障力量，从而实现无人自主管控所拥有的海域。尤其对于远离陆地的深远海，构建实时连续的值守型管控技术具有重大意义。在现代智能化和信息化科技高速发展的背景下，可以考虑构建智能化实时监测系统，即在深远海平台设施和管辖岛屿领域设立保护屏障，主动识别领海周界入侵情况，并实时预警和远程管控，从而高效提升海上精准作战、多能作战和持续作战能力。
[0004]考虑分布式光纤传感元件的灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、耐腐蚀、防水、远距离传输损耗低、几何形状可设计性及易集成组网等优点，可以将其应用于深远海岛屿和平台设施结构周围的海域入侵监测。即利用分布式光纤传感技术的高灵敏度和低传输损耗特点，构建漂浮型海域入侵监测网络系统，从而为我国深远海域主权的维护、海洋资源的保护和解决海洋权益纷争提供智能化和信息化的技术保护屏障。
[0005]因此，本文提出了一种适应海洋环境长期耐久感知测试的智能光纤屏障网识别深远海域入侵异物的监测方法，其核心是利用现代光纤传感技术和先进制造技术设计碳纤维复合材料封装光纤，从而形成轻质高强的柔性光纤索；根据海域内异物(如大型海洋生物、渔船和敌方可能入侵的舰船等)的几何尺寸和作用特征，设计智能光纤屏障网的构型，并采用拼接方式形成覆盖监测海域的飘浮型传感网，通过连接到近海控制室的光纤解调系统形成远程监测系统。当有船只或生物入侵管辖海域时，会触碰到对应位置的光纤屏障网，利用信号处理和模式识别技术可以实现异物入侵监测和安全预警。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种基于智能光纤屏障网的深远海域入侵监测方法，为我国深远海域主权的自主无人实时维护、海洋资源的实际管控、海域入侵异物监测和侵犯行为识别及预警系统的构建，提供智能化和信息化的值守型技术保护屏障，解决了海洋权益纷争的高效精准维护、海域范围内资源的自由安全开发、限制邻国自由运用我国海洋资源等国家战略和海洋工程安防问题。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]一种基于智能光纤屏障网的深远海域入侵监测方法，其特征在于：根据管辖深远海域岛屿或平台设施周围海洋的腐蚀环境、高低温和波浪作用特征，设计纤维增强树脂材料封装分布式传感光纤；根据管辖海域内敌方舰船或船只、大型生物等异物入侵作用类型
和行为特点，设计由封装分布式传感光纤堆叠的多型号椭圆环构建蝶型光纤传感网；根据管辖海域范围设计漂浮牵引索的长度、漂浮块和定位锚的数量和尺寸及蝶型光纤传感网的串联方式和排列间距，从而形成漂浮型光纤屏障网，将内嵌传输光纤的漂浮牵引索终端连接到放置在近海观测站点的分布式光纤解调仪，形成监测系统，并利用信息、物理和数学分析技术构建智能光纤屏障网，实时连续感知敌方舰船或大型生物入侵信号，并结合信号处理和模式识别技术实现异物入侵监测和预警；
[0009]所述的封装光纤是指利用碳或玻璃纤维增强树脂材料封装分布式光纤，使其具备一定质量可浸没在海水中，且具备抵御海洋腐蚀作用的功能，从而维持光纤屏障网的长期耐久有效感知功能；
[0010]所述的蝶型光纤传感网是具备通过漂浮牵引索和漂浮块及碳纤维夹具固定垂直漂浮在海洋环境的功能，从而实现阻隔异物入侵的屏障作用；
[0011]根据海洋浮力作用，通过封装分布式传感光纤的纤维增强树脂材料配比调整或碳纤维增强索的几何尺寸调节蝶型光纤传感网的重量，使其具备浸没在海水、又不会下沉到海底的功能；
[0012]所述的飘浮型光纤屏障网是由多个蝶型光纤传感网以特定间距排列连接到漂浮牵引索组成，其中，蝶型光纤传感网的光纤接头与漂浮牵引索内部传输光纤接头可以采用法兰连接或焊接形式，从而使光纤屏障网具备易更换、维护和升级更新的特征。
[0013]所述的智能光纤屏障网是指以漂浮型光纤屏障网和监测系统为硬件基础，并结合信号处理技术和模式识别技术甄别生物和船只入侵的测试信号特征，从而赋予光纤屏障网的智能化感知和识别功能；
[0014]本专利技术的效果和益处是：为深远海域岛屿和平台设施等周界异物入侵识别提供了一种无人、主动、实时的连续监测技术；革新了传统的依赖海警巡航频次和巡航距离维护海洋主权的方式，为深远海域的实际管控提供了一种高效、精准、低能耗的智能化和信息化管理技术和装备；解决了深远海域自主无人值守型海域管控问题，形成了全天候深远海域保护屏障；该技术能有效维护我国自由安全开发海域范围内的资源，也能有效限制邻国自由运用我国海洋资源；同时，这种主动识别屏障，也能为我国高效、低能耗掌握入侵国家海上军事活动数据信息提供有效技术支持，增强我国海洋信息化作战和海军实力。
附图说明
[0015]图1是单个蝶型光纤传感网；
[0016]图2是多个蝶型光纤传感网通过漂浮牵引索串联形成的分布式光纤屏障网；
[0017]图3是基于智能光纤屏障网的深远海域异物入侵监测系统示意图；
[0018]图中：1.分布式传感光纤；2.光纤接头；3.密封盒；4.碳纤维增强索；5. 碳纤维夹具；6.漂浮块；7.传输光纤；8.漂浮牵引索；9.定位锚；10.近海观测站；11深远海岛屿或平台设施；12.敌方舰船或船只；13.大型生物。
具体实施方式
[0019]以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0020]一种基于智能光纤屏障网的深远海域异物入侵监测方法，其监测系统中的单个蝶
型光纤传感网如附图1所示；将多个蝶型光纤传感网以一定间距通过漂浮牵引索8串联形成的分布式光纤屏障网传感探头如附图2；基于智能光纤屏障网的深远海域异物入侵监测系统如附图3。
[0021]一种利用分布式光纤传感技术的长距离测试和低传输损耗特征监测深远海域异物入侵的识别和预警方法，其包括步骤：考虑管辖深远海岛屿或平台设施 11周围海洋的高腐蚀环境、高低温和波浪作用特征，设计轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强树脂材料封装分布式传感光纤1；根据管辖海域内异物入侵作用类型(如敌方战舰、船只侵犯行为或海洋大型生物入侵等)和特点(如战舰或船只几何尺寸、航行速度及大型生物活动方式等)，设计由封装分布式传感光纤1堆叠的多型号椭圆环构建蝶型光纤传感网，使其具备小型无害生物自由通行、同时限制敌方战舰或船只12自由通过的特点；根据管辖海域范围设计漂浮牵引索 8的长度、漂浮块6和定位锚9的数量和尺寸及蝶型光纤传感网的串联方式和排列间距，从而形成漂浮型光纤屏障网；将内嵌传输光纤的漂浮牵引索8终端连接到放置在近海观测站10的分布式光纤解调仪(以Brillouin为主，以Rayleigh 为辅)，形成具备预警功能的监测系统。当有敌方舰船或大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能光纤屏障网的深远海域入侵监测方法，其特征在于：根据管辖深远海域岛屿或平台设施(11)周围海洋的腐蚀环境、高低温和波浪作用中，设计纤维增强树脂材料封装分布式传感光纤(1)；根据敌方舰船或船只(12)、大型生物(13)入侵作用类型和特点，设计由封装分布式传感光纤(1)堆叠的多型号椭圆环构建蝶型光纤传感网；根据管辖海域范围设计漂浮牵引索(8)的长度、漂浮块(6)和定位锚(9)的数量和尺寸及蝶型光纤传感网的串联方式和排列间距，从而形成漂浮型的光纤屏障网，将内嵌传输光纤(7)的漂浮牵引索(8)终端连接到放置在近海观测站(10)的分布式光纤解调仪，形成监测系统，实时连续感知和敌方舰船或大型生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王花平，王省哲，陈聪，杨韬略，向平，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：