本发明专利技术公开了一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法及系统，包括脉冲光源，波分复用器，光电探测器，传感光纤，数据采集卡，上位机；脉冲光源发出脉冲光，输入波分复用器，波分复用器输出光信号进入传感光纤，多模传感光纤在光纤各点发生散射，产生的背向散射光返回波分复用器，波分复用器滤出两束不同波长的光，分别输入至光电探测器，光电探测器将步骤输入的光进行光电转换，输入数据采集卡，数据采集卡将信号进行模数转换，将数据上传至上位机，上位机对数据进行CEEMDAN去噪后，显示实时温度。本发明专利技术基于完全自适应噪声集合经验模态分解的电力电缆分布式拉曼测温方法，能够有效降低噪声、提取有效信号模态，减少信号降噪处理时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤传感技术信号，更具体地，涉及一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法及系统
技术介绍
1、电力电缆的某些故障往往体现在电缆异常温升，因此对于电缆的温度测量十分重要。光纤分布式检测复用能力较强，可直接定位电缆异常温升区域。传统红外测温法易受环境因素影响，只能测量设备外部温度，不方便测量设备内部温度。拉曼光时域反射技术是用于温度分布式测量的一种成熟方法，可直接获得电缆某一位置的温度。通过拉曼光时域反射技术对电力电缆的温度进行分布式检测，从而获取电缆的运行状态。目前，光纤拉曼测温已经成为了电力领域中应用广泛的一种温度测量方法。
2、现有降噪技术累加平均法随着累加次数的增多，噪声受到明显的抑制，信噪比随之提高。减少累加次数能够缩短数据处理时间，但会导致信噪比效果降低；继续增加累加次数，信噪比提升效果会逐渐减弱，同时增加测量时间，影响系统温度监测的实时性。例如ceemdan方法在较少的平均次数下即可拥有良好的完备性；eemd方法在较少的平均次数下完备性较差。而ceemdan相较于eemd不需要太多的平均次数，具备更快的计算速度。eemd分解后可能出现低频的imf分量幅值较小情况，ceemdan能够有效减少这些低频、幅值较小的imf分量的数目。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解的电力电缆分布式拉曼测温方法，能够有效降低噪声、提取有效信号模态，减少信号降噪处理时间。
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p>2、本专利技术采用如下的技术方案。3、本专利技术的第一方面提供了一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温系统，包括：
4、光源模块，包括脉冲光源和波分复用器，用于提供激光和分离背向散射光；
5、传输模块，包括光电探测器和传感光纤，用于将光信号转换成电信号并进行传导；
6、数据处理模块，包括数据采集卡和上位机，用于采集数据并进行去噪处理。
7、本专利技术的第二方面提供了一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，包括以下步骤：
8、步骤1，脉冲光源发出脉冲光，输入波分复用器；
9、步骤2，波分复用器输出光信号进入传感光纤，多模传感光纤在光纤各点发生散射，产生的背向散射光返回波分复用器；
10、步骤3，波分复用器滤出两束不同波长的光，分别输入至光电探测器；
11、步骤4，光电探测器将步骤3输入的光进行光电转换，输入数据采集卡；
12、步骤5，数据采集卡将信号进行模数转换，将数据上传至上位机；
13、步骤6，上位机对数据进行ceemdan去噪后，显示实时温度。
14、优选地，步骤1中，所述脉冲光的波长为1550nm；步骤2中，所述光信号的波长为1550nm；步骤3中，所述两束不同波长的光，一束为1450nm波长的拉曼反斯托克斯散射光，另一束为1660nm波长的拉曼斯托克斯散射光。
15、优选地，步骤6中，定义算子ej(·)，给一个信号x(t)，通过该算子可以得到给定信号x(t)经过emd算法分解后的imf模式，ωi(t)是n(0,1)的第i个白噪声。
16、优选地，步骤6具体包括：
17、步骤6.1，生成i组白噪声序列，将每组噪声序列与原始信号相加得到i组噪声信号；
18、步骤6.2，用emd算法分别对步骤6.1获得到的噪声信号进行分解和平均，得到一阶imf分量，并计算第一个残差；
19、步骤6.3，得到i组信号，并通过emd算法将这i组信号分别分解，然后进行积分平均，可得到二阶imf分量，并计算第k个残差；
20、步骤6.4，将信号按照步骤6.3的方法进行分解，得到(k+1)阶imf分量；
21、步骤6.5，重复计算第k个残差和步骤6.4，直到残差无法分解，最终得到第k个imf。
22、优选地，步骤6.1具体包括：生成i组白噪声序列ωi(t)(i＝1,2,...,i)，将每组噪声序列与原始信号x(t)相加，得到i组噪声信号，其中第i组的噪声信号记为xi(t)，过程如下：xi(t)＝x(t)+β0ωi(t),(i＝1,2,...,i)，β0为噪声系数。
23、优选地，步骤6.2具体包括：
24、通过emd算法对每组噪声信号分解得到的一阶imf进行平均，得到信号x(t)的一阶imf分量，记为表达式为：
25、
26、计算第一个残差r1(t)，表达式为：
27、优选地，步骤6.3具体包括：
28、得到i组信号r1(t)+β1e1(ωi(n)),(i＝1,2,...,i)，并通过emd算法将这i组信号分别分解，然后进行积分平均，得到二阶imf分量，记为表示为：
29、当k＝2,3,...,k时，计算第k个残差rk(t)：
30、优选地，步骤6.4具体包括：
31、将信号rk(t)+βkek(ωi(t)),(i＝1,2,...,i)按照步骤6.3的方法进行分解，得到(k+1)阶imf分量，记为
32、优选地，步骤6.5具体包括：
33、重复计算第k个残差和步骤6.4，直到残差无法分解，最终得到第k个imf，记为最终的残差记为r(t)：
34、原始信号x(t)表示为：
35、本专利技术的有益效果在于，与现有技术(eemd)相比，
36、1)ceemdan更具完备性，在较小的平均次数下即可拥有很好的完备性，因而也具备更快的计算速度，具有更好的模态分解结果，可以减少对信号分析意义不大的信号，如幅值很小的低频imf分量；
37、2)电力电缆的温度能够反映某些位置的故障，然而很大一部分的电力电缆都埋于地下，难以通过直接观察、直接测量来确认故障位置。而基于电力电缆的分布式拉曼测温能够定位电缆异常温升区域，对于电力电缆故障的准确定位具有重要意义；
38、3)由于拉曼散射信号的强度相比于瑞利散射信号弱了40-50db，该信号在解调时会极大限制系统的传感性能。分布式拉曼测温系统的信噪比性能制约系统测温精度和温度分辨率，通过采用算法去噪技术，能够有效提升分布式拉曼测温系统的信噪比性能，提升对温度的定位和定量能力。
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【技术保护点】
1.一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温系统，其特征在于，
2.一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
4.如权利要求2所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
5.如权利要求2所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
7.如权利要求5所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
8.如权利要求5所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
9.如权利要求5所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
10.如权利要求5所述的一种基于CEEMDAN降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，</p>...
【技术特征摘要】
1.一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温系统，其特征在于，
2.一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
4.如权利要求2所述的一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
5.如权利要求2所述的一种基于ceemdan降噪的电力电缆分布式拉曼测温方法，其特征在于，
6.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：田皓元，陈伟根，张为开，张知先，宋雨轩，刘鸿，李萌，王品一，宋睿敏，王子懿，王建新，桑添翼，吴照国，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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