一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及分布式光纤探测技术领域，特别涉及一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置。本发明专利技术提供一种低成本、通用型的用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置，该装置可以和多个目前常用的分布式光纤振动/声音(DVS/DAS)传感器，分布式光纤温度(DTS)传感设备连接和匹配，实现在边缘的光纤传感数据的降噪、幅值相位解调，信号特征提取和多个应用场景的相关模式识别的计算，无需原始数据远传到中央服务器进行处理，更好的支持分布式光纤传感设备在燃气(油气)管网风险监测、电力管网风险监测、周界安防、电力电缆风险监测、综合管廊风险监测、海域工程安全等的众多生命线安全工程中发挥巨大的社会、经济价值。经济价值。经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置


[0001]本专利技术涉及分布式光纤探测
，特别涉及一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置。

技术介绍

[0002]分布式光纤智能传感作为一种独特的分布式光纤探测技术，其具有常规点式传感器所不具有的优势：在光纤上不需要设置传感器，光纤同时拥有传输与传感的功能，每一根传感光纤上都可以拥有高达几万个感知节点。能够持续感知光纤线路上各个点的温度、振动、压力变化，可以进行远距离、大范围的组网和传感。因此，分布式光纤光学智能传感技术作为新型的长距离传感探测手段，能够创新应用在长距离输送过程智能感知、智能预警，有效防范安全风险，遏制重特大事故发生，为国家稳定发展提供坚实稳固的安全环境。
[0003]近年来得到国际上多个组织和国家的关注和科研投入，是国际竞争战略的重要标志性产业技术。目前像国外英国Opta sense，德国AP sensing，瑞士Omnisens等专业公司，国内武汉理工光科、上海波汇科技，苏州光格等公司已经开发出了在油气管道、交通运输、桥梁隧道、综合管廊等多方面的分布式光纤传感监测系统，逐渐形成了自己独有的特征产品，推动了分布式光纤传感市场的发展。分布式光纤传感技术，虽然具有长距离监测、系统本质安全，适用于易燃易爆、高温高压等环境，同时可以实现长距离高分辨率测量等优点。与此同时也存在了分布式光纤信号灵敏，数据量传输大，因此需要高性能的计算机或者服务器，以及专业的数据降噪分析方法，来进行光纤传感数据的解释与反演。
[0004]针对这一情况，为了满足未来分布式光纤传感技术的广泛应用，提供一种低成本、通用型的分布式光纤传感的边缘智能分析装置是非常有必要的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中所提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置，包括第一以太网接口和第二以太网接口模块，所述第一以太网接口连接有幅值和相位解调模块，第二以太网接口模块连接有DTS幅值解调模块，且所述幅值和相位解调模块和DTS幅值解调模块均与数据处理模块相连，所述数据处理模块还连接有AI识别模块；其中，所述第一以太网接口用于接收由常规分布式光纤传感系统采集的分布式光纤振动/光纤声音信号(DVS/DAS)，所述分布式光纤振动/光纤声音信号(DVS/DAS)的信号格式表示为signal_va＝A_va*sin(ω_va*t_va+φ_va)；式中，signal_va为测量光纤振动/光纤声音产生的信号，该信号可以展示为一个正弦信号，A_va为信号幅度，ω_va为角频率，t_va为时间，φ_va为振动/声音变化后光纤干涉法探测信号的相位值；所述第二以太网接口模块用于接收由常规分布式光纤传感系统采集的分布式光纤温度声音信号(DTS)，所述分布式光纤温度声音信号(DTS)的信号格式表
示为signal_t＝A_t*sin(ω_t*t_t+φ_t)；式中，signal_t为测量光纤温度产生的信号，该信号可以展示为一个正弦信号，A_t为信号幅度，ω_t为角频率，t_t为时间，φ_t为温度变化后光纤直接测量信号的相位值；所述幅值和相位解调模块和所述DTS幅值解调模块均用于接收上位机发出的指令，并输出对应的光纤传感信号；所述数据处理模块用于对所述幅值和相位解调模块、DTS幅值解调模块的输出光纤传感信号进行处理和特征提取；所述AI识别模块用于对所述数据处理模块的数据进行AI(人工智能)识别计算，并输出多个应用场景结果。
[0008]优选的，所述幅值和相位解调模块包括设定为model_1和model_2的两个模式；在接收到上位机发出指令为：input＝DVS的情况下，所述幅值和相位解调模块启动model_1模式输出，输出output
VA
＝A_va，output
VT
＝time；当接收到上位机发出指令为：input＝DAS的情况下，所述幅值和相位解调模块启动model_2输出，输出参数为：output
AA
＝A_va，output
AP
＝φ_va，output
AT
＝time；其中，A_va为信号的幅值；time为当前时间，精度为毫秒；φ_va为信号相位值。
[0009]优选的，在接收到上位机发出指令为：input＝DTS的情况下，所述DTS幅值解调模块直接输出为output
TA
＝A_t，output
TT
＝time；其中，A_t为信号的幅值；time为当前时间，精度为毫秒。
[0010]优选的，所述数据处理模块包括F_A通道、F_P通道和F_T通道的三个并行计算通道；所述F_A通道用于所述幅值和相位解调模块的DVS输出的幅值信号和时间(output
VA
输出，output
VT
输出)，或者所述幅值和相位解调模块的DAS输出的幅值信号和时间(output
AA
输出，output
AT
输出)；所述F_P通道用于接收所述幅值和相位解调模块的DAS输出的相位信号和时间(output
AP
输出，output
AT
)；
[0011]所述F_T通道用于接收所述DTS幅值解调模块的DTS输出的幅值信号和时间(output
TA
数据，output
TT
)；
[0012]其中，F_A通道的输出为：
[0013][0014]式中，mn为输入信号长度，对F_A_out序列从小达到大排序后的F_A_out，输出F_A_Q3＝[F_A_out(m*0.75,..,m)；output
VT
＝time]，m为F_A_out长度；
[0015]或者，F_A通道的输出为：
[0016][0017]式中，mn为输入信号长度，对F_A_out序列从小达到大排序后的F_A_out，输出F_A_Q3＝[F_A_out(m*0.75,..,m)；output
AT
＝time]，m为F_A_out长度；
[0018]其中，F_P通道的输出为：
[0019][0020]式中，mn为输入信号长度，对F_P_out序列从小达到大排序后的F_P_out，输出F_P_Q3＝[F_P_out(m*0.75,..,m)；output
AT
＝time]，m为F_P_out长度；
[0021]其中，F_T通道的输出为：
[0022][0023]式中，mn为输入信号长度。
[0024]优选的，所述AI(人工智能)识别模块采用英伟达jeston嵌入式系统模块用于管道安全结果输出，如管道光纤预警领域J_out＝0,1,2,3,4；其中，0为背景噪声，1为人工挖掘，2位机械挖掘，3为定向钻探，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置，其特征在于，包括第一以太网接口(101)和第二以太网接口模块(102)，所述第一以太网接口(101)连接有幅值和相位解调模块(103)，第二以太网接口模块(102)连接有DTS幅值解调模块(104)，且所述幅值和相位解调模块(103)和DTS幅值解调模块(104)均与数据处理模块(105)相连，所述数据处理模块(105)还连接有AI识别模块(106)；其中，所述第一以太网接口(101)用于接收由常规分布式光纤传感系统采集的分布式光纤振动/光纤声音信号，所述分布式光纤振动/光纤声音信号的信号格式表示为signal_va＝A_va*sin(ω_va*t_va+φ_va)；式中，signal_va为测量光纤振动/光纤声音产生的信号，该信号可以展示为一个正弦信号，A_va为信号幅度，ω_va为角频率，t_va为时间，φ_va为振动/声音变化后光纤干涉法探测信号的相位值；所述第二以太网接口模块(102)用于接收由常规分布式光纤传感系统采集的分布式光纤温度声音信号，所述分布式光纤温度声音信号的信号格式表示为signal_t＝A_t*sin(ω_t*t_t+φ_t)；式中，signal_t为测量光纤温度产生的信号，该信号可以展示为一个正弦信号，A_t为信号幅度，ω_t为角频率，t_t为时间，φ_t为温度变化后光纤直接测量信号的相位值；所述幅值和相位解调模块(103)和所述DTS幅值解调模块(104)均用于接收上位机发出的指令，并输出对应的光纤传感信号；所述数据处理模块(105)用于对所述幅值和相位解调模块(103)、DTS幅值解调模块(104)的输出光纤传感信号进行处理和特征提取；所述AI识别模块(106)用于对所述数据处理模块(105)的数据进行AI识别计算，并输出多个应用场景结果。2.根据权利要求1所述的用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置，其特征在于，所述幅值和相位解调模块(103)包括设定为model_1和model_2的两个模式；在接收到上位机发出指令为：input＝DVS的情况下，所述幅值和相位解调模块(103)启动model_1模式输出，输出output
VA
＝A_va，output
VT
＝time；当接收到上位机发出指令为：input＝DAS的情况下，所述幅值和相位解调模块(103)启动model_2输出，输出参数为：output
AA
＝A_va，output
AP
＝φ_va，output
AT
＝time；其中，A_va为信号的幅值；time为当前时间，精度为毫秒；φ_va为信号相位值。3.根据权利要求1所述的用于分布式光纤传感的边缘智能分析装置，其特征在于，在接收到上位机发出指令为：input＝DTS的情况下，所述DTS幅值解调模块(104)直接输出为output
TA
＝A_t，output
TT
＝time；其中，A_t为信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海峰，贺海涛，李轶，
申请(专利权)人：深圳市联恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：