周界安防振动光纤异常状态实时监测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种周界安防振动光纤异常状态实时监测方法和系统，包括：步骤1：将振动光纤接入探测器，得到瑞利散射光强度随位置变化的曲线；步骤2：计算每个位置点瑞利散射值的平均值，并作为平滑处理后该位置点的瑞利散射值；步骤3：对瑞利散射值取对数；步骤4：用一条直线对瑞利散射曲线进行拟合，作为参考直线；步骤5：实时对瑞利散射曲线进行直线拟合，对比拟合直线和参考直线，判断振动光缆发生微弯现象的位置；步骤6：对比拟合直线与参考直线间的差值平均，判断光路是否发生全域衰减现象，并进行对应处理操作。本发明专利技术实现了设备在完成周界防护功能的同时对整个系统的实际工程运用及现场工程项目维护带来极大的便利。及现场工程项目维护带来极大的便利。及现场工程项目维护带来极大的便利。

【技术实现步骤摘要】
周界安防振动光纤异常状态实时监测方法和系统


[0001]本专利技术涉及光纤振动传感
，具体地，涉及一种周界安防振动光纤异常状态实时监测方法和系统。

技术介绍

[0002]分布式振动光纤周界报警系统具有定位精度高、作用范围大、响应速度快、稳定性安全系数大等特点，在实际工程应用中，由于周界入侵线性告警设备需要长时间运行，设备在运行过程中可能发生各类问题，尤其对于国境线等大型基础设施的周界进行安防监测，通常此类场景的地域空间大、环境复杂，对安防系统的监测范围和可靠性等提出了更高的要求，但是当前的方法无法适用于判定振动光纤光路异常衰减及光路微弯位置点，当系统在工程运用当中遭遇到难以预料的原因导致整个光路或部分光路发生信号衰减时，将对后期信号处理产生极大影响，若此时在线性周界范围内发生了入侵事件，将导致系统发生漏报。因此如何在超长距离上，实时、远程、自动监测光缆的状态，保证系统的正常运行是本系统的一大关键。
[0003]专利文献CN111577386A(申请号：CN202010531743.7)公开了一种基于声音识别的隧道防护门状态监测系统，属于领域，其包括对应隧道防护门设置的光纤探头、输出光纤、光纤主线、信号处理部件、语音判断数据库，利用各部件的匹配工作，可以实时反馈隧道防护门设置后的振动情况，并判断隧道防护门实时处于的状态，实现隧道防护门的实时监测。
[0004]基于光时域反射技术，通过监测光纤应变后光纤中传播的光脉冲产生的散射光信号变化，实现探测光纤形变位置，然而单纯将此设备接入整个振动光纤探测系统必将增加系统整体运行成本。为了充分利用本系统现有的设备特性，系统通过监测振动光纤应变后光纤中传播的光脉冲产生的散射光信号变化，实现探测光纤形变位置。充分利用振动传感光纤实时监测光纤中各位置点光信号的散射量变化，通过一系列信号处理算法实现对光纤损耗较大的位置点及整个光路衰减情况的判定，从而可以实现实时地长时间、大区域的光纤异常监测功能。当探测到光缆异常时，向系统发送光路异常信息，提示维护人员进行维护，同时快速切换备用通道，保证系统的不间断工作。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种周界安防振动光纤异常状态实时监测方法和系统。
[0006]根据本专利技术提供的周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，包括：
[0007]步骤1：将振动光纤接入探测器，得到瑞利散射光强度随位置变化的曲线；
[0008]步骤2：选取每个位置点瑞利散射值将其和前后相邻预设个数位置点的瑞利散射值求平均，并将得到的平均值作为平滑处理后该位置点的瑞利散射值；
[0009]步骤3：对平滑处理后的曲线在每个位置点对瑞利散射值取对数；
[0010]步骤4：对探测器通电后得到的瑞利散射曲线用一条直线进行拟合，并将得到的这
条直线作为参考直线；
[0011]步骤5：实时对瑞利散射曲线进行直线拟合，对比拟合直线和参考直线，判断振动光缆发生微弯现象的位置，并确定最终的微弯位置点；
[0012]步骤6：对比拟合直线与参考直线间的差值平均，判断光路是否发生全域衰减现象，并进行对应处理操作。
[0013]优选的，以S1(n)为平滑后的曲线，n表示具体位置点，对瑞利散射值取对数，得到： S
′1(n)＝log
10
(S1(n))。
[0014]优选的，直线拟合方式为最小二乘法拟合，具体过程如下：
[0015]待拟合的直线方程表示为：S2(n)＝a*n+b，a与b为待求解的参数，根据实时数据(1，S2(1))，(2，S2(2))，(3，S2(3))，
…
(N，S2(N))，N表示实时位置点数，求直线方程a、b使得该直线最符合实验数据结果，及等价于问题：
[0016][0017]记：sum＝∑[S2(n)
‑
(a*n+b)]2，对a、b求导：
[0018][0019][0020]从而解得：
[0021][0022][0023]由此即可求得待拟合直线的系数a和b的值。
[0024]优选的，将实时得到的拟合直线与参考直线进行比较，若实时拟合直线相比参考直线同水平方向的夹角增大，并且和参考直线之间的夹角大于预设阈值，则视为振动光缆发生了微弯现象；
[0025]实时遍历瑞利散射曲线，从任一位置点开始其后的所有位置点的瑞利散射值都小于参考直线上的值，则将该位置点进行提取，在提取位置点领域范围确定瑞利散射值下降最快的位置段，为最终的微弯位置点。
[0026]优选的，设定固定阈值，通过实时对比拟合直线与参考直线间的差值平均，若两直线间的差值平均大于固定阈值，则判断光路发生全域衰减现象，然后上报平台并进行相关现象的维护操作。
[0027]根据本专利技术提供的周界安防振动光纤异常状态实时监测系统，包括：
[0028]模块M1：将振动光纤接入探测器，得到瑞利散射光强度随位置变化的曲线；
[0029]模块M2：选取每个位置点瑞利散射值将其和前后相邻预设个数位置点的瑞利散射值求平均，并将得到的平均值作为平滑处理后该位置点的瑞利散射值；
[0030]模块M3：对平滑处理后的曲线在每个位置点对瑞利散射值取对数；
[0031]模块M4：对探测器通电后得到的瑞利散射曲线用一条直线进行拟合，并将得到的
这条直线作为参考直线；
[0032]模块M5：实时对瑞利散射曲线进行直线拟合，对比拟合直线和参考直线，判断振动光缆发生微弯现象的位置，并确定最终的微弯位置点；
[0033]模块M6：对比拟合直线与参考直线间的差值平均，判断光路是否发生全域衰减现象，并进行对应处理操作。
[0034]优选的，以S1(n)为平滑后的曲线，n表示具体位置点，对瑞利散射值取对数，得到： S
′1(n)＝log
10
(S1(n))。
[0035]优选的，直线拟合方式为最小二乘法拟合，具体过程如下：
[0036]待拟合的直线方程表示为：S2(n)＝a*n+b，a与b为待求解的参数，根据实时数据(1，S2(1))，(2，S2(2))，(3，S2(3))，
…
(N，S2(N))，N表示实时位置点数，求直线方程a、b使得该直线最符合实验数据结果，及等价于问题：
[0037][0038]记：sum＝∑[S2(n)
‑
(a*n+b)]2，对a、b求导：
[0039][0040][0041]从而解得：
[0042][0043][0044]由此即可求得待拟合直线的系数a和b的值。
[0045]优选的，将实时得到的拟合直线与参考直线进行比较，若实时拟合直线相比参考直线同水平方向的夹角增大，并且和参考直线之间的夹角大于预设阈值，则视为振动光缆发生了微弯现象；
[0046]实时遍历瑞利散射曲线，从任一位置点开始其后的所有位置点的瑞利散射值都小于参考直线上的值，则将该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，其特征在于，包括：步骤1：将振动光纤接入探测器，得到瑞利散射光强度随位置变化的曲线；步骤2：选取每个位置点瑞利散射值将其和前后相邻预设个数位置点的瑞利散射值求平均，并将得到的平均值作为平滑处理后该位置点的瑞利散射值；步骤3：对平滑处理后的曲线在每个位置点对瑞利散射值取对数；步骤4：对探测器通电后得到的瑞利散射曲线用一条直线进行拟合，并将得到的这条直线作为参考直线；步骤5：实时对瑞利散射曲线进行直线拟合，对比拟合直线和参考直线，判断振动光缆发生微弯现象的位置，并确定最终的微弯位置点；步骤6：对比拟合直线与参考直线间的差值平均，判断光路是否发生全域衰减现象，并进行对应处理操作。2.根据权利要求1所述的周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，其特征在于，以S1(n)为平滑后的曲线，n表示具体位置点，对瑞利散射值取对数，得到：S
′1(n)＝log
10
(S1(n))。3.根据权利要求1所述的周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，其特征在于，直线拟合方式为最小二乘法拟合，具体过程如下：待拟合的直线方程表示为：S2(n)＝a*n+b，a与b为待求解的参数，根据实时数据(1，S2(1))，(2，S2(2))，(3，S2(3))，
…
(N，S2(N))，N表示实时位置点数，求直线方程a、b使得该直线最符合实验数据结果，及等价于问题：记：sum＝∑[s2(n)
‑
(a*n+b)]2，对a、b求导：，对a、b求导：从而解得：从而解得：由此即可求得待拟合直线的系数a和b的值。4.根据权利要求1所述的周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，其特征在于，将实时得到的拟合直线与参考直线进行比较，若实时拟合直线相比参考直线同水平方向的夹角增大，并且和参考直线之间的夹角大于预设阈值，则视为振动光缆发生了微弯现象；实时遍历瑞利散射曲线，从任一位置点开始其后的所有位置点的瑞利散射值都小于参考直线上的值，则将该位置点进行提取，在提取位置点领域范围确定瑞利散射值下降最快的位置段，为最终的微弯位置点。
5.根据权利要求1所述的周界安防振动光纤异常状态实时监测方法，其特征在于，设定固定阈值，通过实时对比拟合直线与参考直线间的差值平均，若两直线间的差值平均大于固定阈值，则判断光路发生全域衰减现象，然后上报平台并进行相关现象的维护操作。6.一种周界安...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂小刚，姜大闯，侯泽宇，彭肃家，周航，王静，王晓东，曹德华，徐琪，李双，
申请(专利权)人：上海微波技术研究所中国电子科技集团公司第五十研究所，
类型：发明
国别省市：