基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开一种基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法、系统及设备，本发明专利技术利用通信光缆的冗余纤芯，将其中一芯接入光纤传感系统作为振动探测器，采集光缆沿线的振动信号，将连续空间采集的振动信号转换为图像矩阵，通过对图像背景杂波进行分析，对各个探测区段处于干扰环境还是静态环境进行判别；再根据环境状态自动选择信号过滤方式，以过滤出真正有威胁性的异常信号，再进行报警判断，从而达到优化报警效果的目的。化报警效果的目的。化报警效果的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及光纤振动传感
，尤其涉及一种基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]随着通信网络中光缆数量的增加以及早期铺设的光缆接近使用年限，因光缆接头盒渗水，衰耗随时间推移而增大等影响通信的现象时有发生，光缆线路因受到铁路施工、建筑挖方、开采岩石、山体滑坡和其他意外事故造成的光缆中断或损伤等事故也时有发生。因此，通信网络运维部门需要随时、快速和准确地了解光纤通断状况及主要参数，以便在光纤发生故障时及时的获取故障信息，准确判断故障点的地理位置，及时排除故障；或者在光纤特性发生劣化之前及时进行更换，确保光纤线路的传输质量。
[0003]在传统的光缆实时在线监测系统中，需要在光功率监测设备检测到功率监测专用纤芯的功率发生变化后，OTDR设备轮询通信光缆中每一根纤芯，以保证发现受损的纤芯。光缆的实时在线监测系统一般采用光开关以实现OTDR监测的切换纤芯。但是功率监测专用纤芯光功率发生变化时，通信光缆已经受到损伤。所以现有的光缆实时在线监测系统不具有光缆损伤故障的早期预警能力。无法在光缆发生故障前就提示系统的使用者对通信光缆受到外界物理量变化而产生光信号变化的位置，采取提前的检查。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法、系统及设备，用以解决上述至少一个技术问题。
[0005]根据本专利技术说明的一方面，提供一种基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，包括：
[0006]以通信光缆的冗余纤芯接入光纤传感系统作为振动探测器，采集光缆沿线的振动信号；
[0007]获取连续空间采集的振动信号并将其转换为图像矩阵；
[0008]分析图像背景杂波，判别各探测区段处于干扰环境或静态环境；
[0009]根据确定的环境状态自动选择信号过滤方式，过滤得到异常信号；
[0010]基于异常信号进行报警判断。
[0011]上述技术方案对采集的振动信号，先进行环境状态判别，再根据环境状态自动选择信号过滤方式，以过滤出真正有威胁性的异常信号，再进行报警判断，从而达到优化报警效果的目的，保证了监测系统的报警准确率。
[0012]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：将整条光纤链路等间距划分为多个探测单元；将空间连续的多个探测单元采集的振动信号进行拼接，将拼接后的数据矩阵转换为图像矩阵。
[0013]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：在图像矩阵中，以预设窗口大小、预设
步长进行滑动，依次计算并记录窗口区域内数据的背景杂波特征；依次统计图像矩阵各列超过背景杂波特征阈值部分所占百分比，记录超过背景杂波特征阈值百分比超过预设值的列作为存在较大背景扰动的扰动点；按照空间划分阈值，对探测区域内的扰动点进行区域划分；基于区域划分结果，得到光纤链路中各探测区段的环境状态。
[0014]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：对处于干扰环境的区段，提取区段内图像，使用最大类间方差法计算图像分割阈值，根据图像分割阈值对提取出的图像进行二值化；在二值化矩阵中，以预设窗口、预设步长滑动，统计窗口内非零像素点个数，若窗口内非零像素点个数超过阈值，则将此像素点个数数值记录到过滤结果矩阵的对应元素中。
[0015]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：对处于静态环境的区段，提取区段内图像，计算提取的图像中所有像素值的中值作为图像分割阈值；根据图像分割阈值对提取的图像进行二值化：在二值化矩阵中，以预设窗口、预设步长滑动，统计窗口内非零像素点个数，若窗口内非零像素点个数超过阈值，则将此像素点个数数值记录到过滤结果矩阵的对应元素中。
[0016]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：对过滤结果矩阵，进行连通域分割，每个连通域代表一次外界激励；对于每个连通域，统计其形态学特征；若某一连通域的形态学特征达到预先设定的阈值，则识别此连通域为一次外界异常激励；当某区域在一定时长范围内，识别到的外界异常激励达到预先设定的阈值，则对应区域发出报警。
[0017]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警系统，用于实现所述的方法，所述系统包括：
[0018]振动探测器，由通信光缆的冗余纤芯接入光纤传感系统来实现，用于采集光缆沿线的振动信号；
[0019]信号处理装置，用于：
[0020]获取连续空间采集的振动信号并将其转换为图像矩阵；
[0021]分析图像背景杂波，判别各探测区段处于干扰环境或静态环境；
[0022]根据确定的环境状态自动选择信号过滤方式，过滤得到异常信号；
[0023]基于异常信号进行报警判断。
[0024]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现所述的基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术利用通信光缆的冗余纤芯，将其中一芯接入光纤传感系统作为振动探测器，采集光缆沿线的振动信号，通过对图像背景杂波进行分析，对各个探测区段处于干扰环境还是静态环境进行判别。再根据环境状态自动选择信号过滤方式，以过滤出真正有威胁性的异常信号，再进行报警判断，从而优化通信光缆安全监测系统的报警效果。
附图说明
[0027]图1为根据本专利技术实施例的方法流程示意图。
[0028]图2为根据本专利技术实施例的光纤振动传感示意图。
[0029]图3为根据本专利技术实施例的干扰环境区域激励识别结果和静态环境区域识别结果示意图。
[0030]图4为根据本专利技术实施例的电子设备示意图。
具体实施方式
[0031]以下将结合附图对本专利技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0032]由于第三方施工破坏是危及通信光缆安全平稳运行的重要危险因素，本专利技术将通信光缆的冗余纤芯接入光纤传感系统，实时探测光缆沿线的振动信号，能够对通信光缆周边的第三方施工进行监测并及时预警。
[0033]光缆布设于复杂多样的城市地下环境中，可探测到众多振动信号，城市区电网通信光缆在途径道路和闹市区建筑的位置，光缆在人员活动频繁时段会长期探测到大量振动信号，而在人员活动稀少的位置和时段，光缆探测信号则会处于相对平静的状态，利用光纤传感分布式探测的优势，将连续空间采集的振动信号转换为图像矩阵，通过对图像背景杂波进行分析，可以对探测区段处于干扰环境还是静态环境进行判别。
[0034]为了保证监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，其特征在于，包括：以通信光缆的冗余纤芯接入光纤传感系统作为振动探测器，采集光缆沿线的振动信号；获取连续空间采集的振动信号并将其转换为图像矩阵；分析图像背景杂波，判别各探测区段处于干扰环境或静态环境；根据确定的环境状态自动选择信号过滤方式，过滤得到异常信号；基于异常信号进行报警判断。2.根据权利要求1所述基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，其特征在于，所述方法还包括：将整条光纤链路等间距划分为多个探测单元；将空间连续的多个探测单元采集的振动信号进行拼接，将拼接后的数据矩阵转换为图像矩阵。3.根据权利要求2所述基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，其特征在于，所述方法还包括：在图像矩阵中，以预设窗口大小、预设步长进行滑动，依次计算并记录窗口区域内数据的背景杂波特征；依次统计图像矩阵各列超过背景杂波特征阈值部分所占百分比，记录超过背景杂波特征阈值百分比超过预设值的列作为存在较大背景扰动的扰动点；按照空间划分阈值，对探测区域内的扰动点进行区域划分；基于区域划分结果，得到光纤链路中各探测区段的环境状态。4.根据权利要求3所述基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，其特征在于，所述方法还包括：对处于干扰环境的区段，提取区段内图像，使用最大类间方差法计算图像分割阈值，根据图像分割阈值对提取出的图像进行二值化；在二值化矩阵中，以预设窗口、预设步长滑动，统计窗口内非零像素点个数，若窗口内非零像素点个数超过阈值，则将此像素点个数数值记录到过滤结果矩阵的对应元素中。5.根据权利要求3所述基于光纤传感的干扰环境光缆破坏预警方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐进东，冯海涛，张乐，鲁洋洋，张超，张宏斌，顾世峰，张青华，白生荣，田超，
申请(专利权)人：武汉新楚电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：