防外破预警方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光纤传感器技术领域，公开了一种防外破预警方法、装置、设备及存储介质。本方法包括：通过对瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号；利用小波函数对实时振动信号进行特征分析，计算小波包系数；基于小波包系数和光时域反射原理计算出扰动源的扰动位置；将瑞利背向散射信号与无外力作用下的反射信号进行比对，确定瑞利背向散射信号的相位变化值；根据相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型；根据扰动位置和振动事件类型，确定传感光纤进行预警提示。本方案通过对光纤的振动信号进行分析，确定扰动源的振动事件类型，确定传感光纤进行预警提示，解决了无法实时定位光纤外破隐患的技术问题。患的技术问题。患的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
防外破预警方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及光纤传感器
，尤其涉及一种防外破预警方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，为满足城市建设、环境美化的要求，目前对于线路的铺设基本上是采用地下埋设的方式来铺设，而地下埋设为了便于后续的应用，一般都会携带有光纤的线路一起铺设。但是线路在服役过程中，由于社会形势的发展需要不断的更改地面上的设施，常常会出现挖掘和振动等施工现象，而这些施工现象会对地下的线路造成一定的破坏影响，长时间的累积会导致线路的的损坏越来越严重。
[0003]因此，保障线路不受外力破坏，目前主要是通过施工人员定期在每个线路井上进行检查，或者是定时更换线路，而这样的方式还是不能实现预警的监控，对此，急需提供一种能够实时监控线路的破坏进行预警的方案，来解决上述的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是通过对光纤的振动信号进行分析，确定扰动源的振动事件类型，确定传感光纤进行预警提示，解决了无法实时定位光纤外破隐患的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种防外破预警方法，包括：获取传感光纤中返回的瑞利背向散射信号，并对所述瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号；利用小波函数对所述实时振动信号进行小波包特征分析，并基于小波包特征分析的结果计算所述实时振动信号的小波包系数；基于所述小波包系数和相位敏感型光时域反射原理计算出所述扰动源的扰动位置；基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，确定所述瑞利背向散射信号发生变化的波形段；基于预设调频函数对所述波形段进行解调，得到解调结果，并根据所述解调结果计算所述瑞利背向散射信号的相位变化值；根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型；根据所述扰动位置和所述振动事件类型，确定所述传感光纤进行预警提示。
[0006]可选地，在本专利技术第一方面的第一种实现方式中，所述对所述瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号，包括：基于光信号解调原理对所述瑞利背向散射信号进行参数解析，得到振动幅度、振动频率和扰动噪音；判断所述振动幅度、振动频率和扰动噪音是否达到预设的对应的告警阈值；若是，则提取探测光脉冲的原始参数，其中所述原始参数包括原始振动幅度、原始振动频率和原始扰动噪音；基于所述原始参数、所述振动幅度、所述振动频率和所述扰动噪音，计算出所述瑞利背向散射信号相对于探测光脉冲的差异参数，并基于所述差异参数生成实时振动信息。
[0007]可选地，在本专利技术第一方面的第二种实现方式中，所述基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，确定所述瑞利背向散射信号发生变化的波形段，包括：基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信
号多次谐波解调，得到多次谐波的振幅值、振动相位值；基于多次谐波的振幅值、振动相位值生成构建波形图的算法参数值；通过所述算法参数，将所述瑞利背向散射信号转换成信号波形；将所述信号波形与所述探测光脉冲对应的原始波形进行比对，确定波形发生变化的波形段。
[0008]可选地，在本专利技术第一方面的第三种实现方式中，所述利用小波函数对所述实时振动信号进行小波包特征分析，并基于小波包特征分析的结果计算所述实时振动信号的小波包系数，包括：按时间顺序将所述瑞利背向散射信号截断为若干连续光脉冲产生的瑞利散射曲线，并抽取所述瑞利散射曲线中空间上每个点的纵向时间序列信号作为多个所述点的时域信号；计算所述时域信号的时域特征，所述时域特征与预设动态特征阈值的比值；判断所述比值是否大于预设值；若是，则确定在对应的点的位置上存在干扰信号，并提取对应的振动信号段，得到所述扰动源的时域信号；计算所述振动信号段与所述实时振动信号的占比，得到所述实时振动信号的小波包系数。
[0009]可选地，在本专利技术第一方面的第四种实现方式中，在所述根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型之前，还包括：获取所述扰动位置对应的传感光纤的埋设环境信息；基于所述埋设环境信息，计算该环境对外力产生的信号传输至传感光纤上的干扰权重。
[0010]可选地，在本专利技术第一方面的第五种实现方式中，所述根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型，包括：根据小波包特征分析的结果对所述扰动源的时域信号进行特征提取，得到所述时域信号的多类特征，并将所述多类特征输入预设振动类型分类器中进行识别，得到所述扰动源的振动事件；基于所述干扰权重和每个所述相位变化值，计算出所述扰动源对于所述探测光脉冲产生干扰后的实际相位变化值；根据所述相位变化值和所述实际相位变化值，利用信号传输原理计算出所述扰动源相对于所述传感光纤的距离；将各所述实际相位变化值与预设的相位变化阈值进行比较，并基于比较的结果筛选出所述实际相位变化值大于预设的相位变化阈值的时间点；从筛选出来的时间点中选择最大值和最小值，并基于所述最大值、所述最小值、所述距离和所述埋设环境信息，仿真出所述振动事件的波形；提取所述波形的波形特征，并基于所述波形特征确定所述振动事件的振动事件类型。
[0011]可选地，在本专利技术第一方面的第六种实现方式中，所述根据所述扰动位置和所述振动事件类型，确定所述传感光纤进行预警提示，包括：根据所述扰动位置和所述振动事件类型，利用预设的光纤损耗模型，计算出未来一段时间内对所述传感光纤的损耗值，并基于所述损耗值确定光纤破坏等级；根据所述扰动位置和所述振动事件类型，利用预设的事件破坏模型，计算出未来一段时间内产生的振动数据，并基于所述振动数据确定事件破坏等级；基于所述光纤破坏等级和所述事件破坏等级，生成预警提示和事件预警提示，以供工作人员进行检修排查。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种防外破预警装置，包括：解析模块，用于获取传感光纤中返回的瑞利背向散射信号，并对所述瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号；第一计算模块，用于利用小波函数对所述实时振动信号进行小波包特征分析，并基于小波包特征分析的结果计算所述实时振动信号的小波包系数；第二计算模块，用于基于所述小波包系数和相位敏感型光时域反射原理计算出所述扰动源的扰动位置；第一
确定模块，用于基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，确定所述瑞利背向散射信号发生变化的波形段；解调模块，用于基于预设调频函数对所述波形段进行解调，得到解调结果，并根据所述解调结果计算所述瑞利背向散射信号的相位变化值；第二确定模块，用于根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型；第三确定模块，用于根据所述扰动位置和所述振动事件类型，确定所述传感光纤进行预警提示。
[0013]可选地，在本专利技术第二方面的第一种实现方式中，所述解析模块具体用于：基于光信号解调原理对所述瑞利背向散射信号进行参数解析，得到振动幅度、振动频率和扰动噪音；判断所述振动幅度、振动频率和扰动噪音是否达到预设的对应的告本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防外破预警方法，其特征在于，所述防外破预警方法包括：获取传感光纤中返回的瑞利背向散射信号，并对所述瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号；利用小波函数对所述实时振动信号进行小波包特征分析，并基于小波包特征分析的结果计算所述实时振动信号的小波包系数；基于所述小波包系数和相位敏感型光时域反射原理计算出所述扰动源的扰动位置；基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，确定所述瑞利背向散射信号发生变化的波形段；基于预设调频函数对所述波形段进行解调，得到解调结果，并根据所述解调结果计算所述瑞利背向散射信号的相位变化值；根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型；根据所述扰动位置和所述振动事件类型，确定所述传感光纤进行预警提示。2.根据权利要求1所述的防外破预警方法，其特征在于，所述对所述瑞利背向散射信号进行解析，得到由扰动源引起的实时振动信号，包括：基于光信号解调原理对所述瑞利背向散射信号进行参数解析，得到振动幅度、振动频率和扰动噪音；判断所述振动幅度、振动频率和扰动噪音是否达到预设的对应的告警阈值；若是，则提取探测光脉冲的原始参数，其中所述原始参数包括原始振动幅度、原始振动频率和原始扰动噪音；基于所述原始参数、所述振动幅度、所述振动频率和所述扰动噪音，计算出所述瑞利背向散射信号相对于探测光脉冲的差异参数，并基于所述差异参数生成实时振动信息。3.根据权利要求1或2所述的防外破预警方法，其特征在于，所述基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，确定所述瑞利背向散射信号发生变化的波形段，包括：基于无外力作用下的探测光脉冲生成原理，对所述瑞利背向散射信号多次谐波解调，得到多次谐波的振幅值、振动相位值；基于多次谐波的振幅值、振动相位值生成构建波形图的算法参数值；通过所述算法参数，将所述瑞利背向散射信号转换成信号波形；将所述信号波形与所述探测光脉冲对应的原始波形进行比对，确定波形发生变化的波形段。4.根据权利要求3所述的防外破预警方法，其特征在于，所述利用小波函数对所述实时振动信号进行小波包特征分析，并基于小波包特征分析的结果计算所述实时振动信号的小波包系数，包括：按时间顺序将所述瑞利背向散射信号截断为若干连续光脉冲产生的瑞利散射曲线，并抽取所述瑞利散射曲线中空间上每个点的纵向时间序列信号作为多个所述点的时域信号；计算所述时域信号的时域特征，所述时域特征与预设动态特征阈值的比值；判断所述比值是否大于预设值；若是，则确定在对应的点的位置上存在干扰信号，并提取对应的振动信号段，得到所述扰动源的时域信号；
计算所述振动信号段与所述实时振动信号的占比，得到所述实时振动信号的小波包系数。5.根据权利要求4所述的防外破预警方法，其特征在于，在所述根据所述相位变化值和小波包特征分析的结果确定振动事件的振动事件类型之前，还包括：获取所述扰动位置对应的传感光纤的埋设环境信息；基于所述埋设环境信息，计算该环境对外力产生的信号传输至传感光纤上的干扰权重。6.根据权利要求5所述的防外破预警方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文斌，宋巍，严晓华，程晓海，张志鹏，黎彦玲，朱稳兵，吉晓勇，刘彦吟，刘振河，吴宝锋，甘钊，
申请(专利权)人：中移铁通有限公司广东分公司，
类型：发明
国别省市：