基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法，该电缆入侵探测方法包括：将探测光纤捆绑到电缆上并沿电缆一起铺设；根据来自光纤的光信号特征检测电缆是否受到入侵；如果电缆受到入侵，则根据相干光时域反射原理检测电缆的入侵位置。本发明专利技术可以通过探测光纤检测到电缆的入侵状态，并通过基于相位的光时域反射技术对入侵发生区域位置进行精确定位，这样，不但可以对入侵人员定位外，也可对巡检人员定位，从而使监控室管理人员快速到达事发现场，减少响应时间，在实际破坏或危险发生前做出应对。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法，该电缆入侵探测方法包括：将探测光纤捆绑到电缆上并沿电缆一起铺设；根据来自光纤的光信号特征检测电缆是否受到入侵；如果电缆受到入侵，则根据相干光时域反射原理检测电缆的入侵位置。本专利技术可以通过探测光纤检测到电缆的入侵状态，并通过基于相位的光时域反射技术对入侵发生区域位置进行精确定位，这样，不但可以对入侵人员定位外，也可对巡检人员定位，从而使监控室管理人员快速到达事发现场，减少响应时间，在实际破坏或危险发生前做出应对。【专利说明】基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法和系统
本专利技术涉及电力领域，特别是涉及一种基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法和系统。
技术介绍
光纤传感技术是在20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，它是一种以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的一种新型传感技术。这些光纤传感器根据作用范围又可以分为三类:点式传感器(如光纤微弯传感器、光纤Fabry-Perot传感器、光纤Bragg光栅传感器等),积分传感器(如光纤Michelson干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪),分布式传感器(如利用布里渊散射效应制成的应力、温度分布式传感器)。其中由于分布式光纤传感能够监测光纤每一点的数据，其应用已经得到世界范围内的广泛重视，其本身具有其它传统电传感器无可比拟的优点，主要是:电绝缘，抗电磁干扰，耐高温高压，耐化学腐蚀，布设灵活和维护成本低等。目前，分布式光纤传感器主要用于电力电缆、交通隧道等的温度监测和安全监控。近几年来，随着社会的不断发展，人们安防意识的不断提高，然而管线破坏事件屡见不鲜，传统的人工巡逻和泄露检测技术已无法满足人们的要求，因此，人们开始寻求一种自动监测技术，在实际破坏发生前实现预警，这样能大大减少由于破坏造成的损失。分布式光纤可以通过实时“感知”应力、振动、声音等信号，发现异常入侵信号而在周界、电力电缆、石油管线等的入侵监测上掀起热潮。特别是，在隧道中有很多电缆、钢材等贵重物品，常常发生偷盗事件；隧道电缆位置不明显，容易受到第三方从外部钻探和机械挖掘的破坏。此外，隧道中无手机信号，如巡检人员或其他人员出现危险无法求救，危急人身安全。因此，对隧道电缆进行实时监测，并对不同的入侵行为进行识别及定位，在实际破坏或危险发生前，发出预警信号，便于管理人员及时处理，在极大程度上减小了损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光纤传感的电缆入侵探测方法和系统，以解决现有技术中无法定位入侵位置的问题。为解决上述技术问题，作为本专利技术的第一个方面，提供了 一种基于光纤传感的电缆入侵探测方法，包括:将探测光纤捆绑到电缆上并沿电缆一起铺设；根据来自光纤的光信号特征检测电缆是否受到入侵；如果电缆受到入侵，则根据相干光时域反射原理检测电缆的入侵位置。进一步地，探测光纤与电缆的轴线之间的连接与水平面之间的夹角为45度。进一步地，在根据光时域反射原理检测电缆的入侵位置时，采用超窄脉冲光作为种子源。进一步地，入侵位置根据下式计算得到:Z=ct/(2 η) 其中，Z为入侵位置；t为入射信号与其返回信号的时间差；c为光在真空中的速度；n为光纤纤芯的有效折射率。进一步地，方法还包括根据探测光纤的光信号特征检测电缆的入侵行为模式。进一步地，根据光纤的光信号特征检测电缆的入侵行为模式包括:根据光信号的强弱、持续时间、信号间隔识别出入侵行为模式。进一步地，入侵行为模式包括机械挖掘、和/或机械钻探、和/或人工挖掘、和/或人员偷盗。进一步地，电缆入侵探测方法还包括将入侵位置和入侵行为模式作为报警信息进行报警。作为本专利技术的第二个方面，提供了一种基于光纤传感的电缆入侵探测系统，包括:探测光纤，捆绑到电缆上并沿电缆一起铺设，用于生成入侵信息；监控主机，与探测光纤耦合，用于采集入侵信息；工控机，与监控主机电连接，用于根据来自探测光纤的光信号特征检测电缆是否受到入侵，并在检测到电缆受到入侵的情况下，根据光时域反射原理检测电缆的入侵位置。进一步地，电缆入侵探测系统还包括综合结果显示及报警平台，与工控机连接，用于显不入侵报警信息。本专利技术可以通过探测光纤检测到电缆的入侵状态，并通过基于相位的光时域反射技术对入侵发生区域位置进行精确定位，这样，不但可以对入侵人员定位外，也可对巡检人员定位，从而使监控室管理人`员快速到达事发现场，减少响应时间，在实际破坏或危险发生前做出应对。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术中基于光纤传感的隧道电缆入侵探测系统的结构示意图。图2是本专利技术中基于光纤传感的隧道电缆入侵探测系统中探测光纤与电缆的位置关系图。图3是本专利技术中基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法的处理流程图。图4是本专利技术隧道电缆入侵探测所依据的光时域反射的原理图。图5是本专利技术中基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法中探测数据处理流程图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，以求更为清楚明了地理解本专利技术的结构组成和工作方式，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式具体实现。请参考图1，作为本专利技术的第一个方面，其提供了一种基于光纤传感的电缆入侵探测系统，特别适用于对隧道电缆入侵的探测。该隧道电缆入侵探测系统包括:探测光纤1，捆绑到隧道电缆2上并沿电缆一起铺设，用于生成入侵信息，利用探测光纤I可以获取隧道电缆2所受到的振动、声音等信息；监控主机3，与探测光纤I耦合，用于采集入侵信息，特别地，可实现入侵信息的去噪与滤波，并将其从模拟信号转变为数字信号，以供下述的工控机4使用；工控机4，与监控主机3电连接，用于根据来自探测光纤I的光信号特征检测隧道电缆2是否受到入侵，并在检测到隧道电缆2受到入侵的情况下，根据相干光时域反射原理检测隧道电缆2的入侵位置。其中，探测光纤I沿隧道电缆2捆绑铺设于其表面，从而可以“感知”隧道电缆2表面的振动、压力、声音等信息，从而生成入侵信息。本专利技术可以通过探测光纤I检测到隧道电缆2的入侵状态，并通过基于相位的光时域反射技术对入侵发生区域位置进行精确定位，这样，不但可以对入侵人员定位外，也可对巡检人员定位，从而使监控室管理人员快速到达事发现场，减少响应时间，在实际破坏或危险发生前做出应对。进一步地，在进行电缆入侵探测时，由于光缆其本身是无源的，无需供电，从而使隧道电缆的7X24小时的实时监测更易实现，安全性、可靠性高。此外用光纤监测还具有抗电磁干扰、防腐蚀等优点，可适合隧道的特殊环境。优选地，工控机4还可用于根据探测光纤I的光信号特征检测隧道电缆2的入侵行为模式。优选地，根据光纤的光信号特征检测隧道电缆2的入侵行为模式包括:根据光信号的强弱、持续时间、信号间隔识别出入侵行为模式。优选地，入侵行为模式包括机械挖掘、和/或机械钻探、和/或人工挖掘、和/或人员偷盗(敲、砸)，从而帮助监控室管理人员迅速反应，在实际破坏发生前针对不同入侵行为做出应对。也就是说，工控机4可根据探测光纤I采集到的隧道电缆2所受到的振动、应力、声学等信息进行算法模式识别。特别地，工控机4对入侵行为模式具有自适应的学习功能，从而不断提高模式识别的精准程度。下面，对上述入侵行为模式识别的具体方法进行详细举例说明: 步骤1，分析并生成与入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤传感的隧道电缆入侵探测方法，其特征在于，包括：将探测光纤（1）捆绑到隧道电缆（2）上并沿所述隧道电缆（2）一起铺设；根据来自所述光纤的光信号特征检测所述隧道电缆（2）是否受到入侵；如果所述隧道电缆（2）受到入侵，则根据相干光时域反射原理检测所述隧道电缆（2）的入侵位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恺，沈晓娟，刘广贺，周航宇，赵浩，
申请(专利权)人：上海波汇通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：