[发明专利]宽域全光纤扰动信号前－后判别装置及方法

说明书

技术领域

本发明主要用于各类输送危险或高价值化工品管道安全监测监控等的管道监控，是一种周界安全防卫的宽域全光纤扰动传感与定位系统的扰动定位信号处理技术，属于光纤传感检测技术领域。

背景技术

光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而另辟新径迅速发展起来的一种崭新的传感技术。概括地说，光纤传感器就是利用光纤将待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，并对被调制过的光波信号进行解调检测，从而获得待测量值的一种装置。

宽域全光纤定位网络系统的原理是基于光纤中的后向瑞利散射效应，借助光时域反射技术来实现分布式振动测量的。宽域全光纤定位网络系统以其可对被测量场的连续空间进行实时测量的特点而成为光纤传感技术中极其引人注目的一项新技术。宽域全光纤定位网络系统不仅具有一般光纤传感器的特点，而且充分利用了光纤空间连续分布的特点，可以在沿光纤分布的路径上同时得到被测量的时间和空间分布信息，一举解决了许多重大应用场合下其他类型传感器难以胜任的测量任务，显示出十分经济和现实的应用前景。

对于一些重要设施或区域，如军事禁区、高危禁区等，传统的铁丝电网对周界安全保护、阻止非法侵入的效率非常低。而采用光纤安全预警系统，不仅能极大的提高周界的警报效率，还能对警报地点准确定位，进行监听。从而实现对整个重要区域的实时安全预警。对重要设施与区域、构筑周界物或埋地管道使用宽域全光纤定位网络系统是技术发展的必然趋势，具有广阔的应用市场。

在国外，宽域全光纤定位网络系统已被大量的应用在光纤安全预警定位系统。随之光纤传感技术的不断发展和推广，各种光纤安全预警定位技术也在不断发展。目前已有的安全监测主要有两类。一种是分布式温度和应力监测技术，主要利用光纤的非线性特性(拉曼效应和布里渊效应)实时采集外界事件对光纤的温度影响和冲击应力来确定警报的位置，这种技术受到光缆的结构和光缆与报警地点的距离限制而影响监测效果。另一种就是常用在管道破坏预警方面的声波检测技术，该技术是利用声波沿管道传输原理，在每隔一定距离安装一个有源传感器，采集管道沿线的声音信号加以分析，确定事件性质，进而对破坏管道事件提前发现，但每个传感器件必须配备一套供电装置和通信装置，这不仅增加了设备的投资和维护成本，而且这些设施本身也容易遭到破坏，使系统不能正常工作。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种宽域全光纤扰动信号前-后判别装置及方法，用于测量和检测宽域全光纤系统的工作，更好地协调和完成系统中扰动信号定位和模式识别，管理好系统的工作任务。

技术方案：光信号在光纤中传播时，扰动信号产生背向散射效应。借助光时域反射技术来实现分布式扰动测量的。宽域全光纤定位网络系统不仅具有一般传感器的基本特点，而且充分利用了光纤空间连续分布的特点，可以在沿光纤分布的路径上同时得到被测量参量的时间和空间分布信息，一举解决了许多宽域应用场合下其他类型传感器难以胜任的测量任务。

宽域全光纤扰动传感和定位复合信号被前级探测与放大之后，必须由后台监控系统完成数据采集、数据处理、各种扰动模式识别、结果实时显示等功能。同时还需具备历史数据管理功能，保存采集的有用数据，供用户检索查询。因此，后台监控系统是整个网络系统的控制核心。

根据不同应用需求，监控系统优化系统任务，采用最佳方案决定系统的工作模式和工作过程。由于扰动传感和定位复合信号是完全不同的两种信号，所以如何设定它们的工作次序和工作方式对于完成系统监控和检测特别重要，这种工作模式被定义为前后判别法则。

监控系统在正常状态下，时刻检测扰动传感光信号。当监测到光信号出现异常扰动波形时，进入监控系统异常处理模块。首先记录当前事件，然后进入异常扰动定位系统程序，检测扰动定位信号，迅速确定异常扰动点的位置。然后进行连续波检测，记录供模式识别用的扰动传感信号，经处理后确定信号的属性，进行真假甄别，得出产生扰动的原因。这种以事件位置为优先的监控方式定位为前判别法则。

当系统工作在后判别法则时，系统首先工作在连续波方式，检测扰动传感光信号，并定时将异常光信号传送至模式识别模块，判别扰动信号的真伪，当被确认是有用扰动信号时，监控系统启动定位功能，检测扰动定位光信号，确定产生扰动的位置。显示异常扰动的位置，从而确定报警级别，启动报警装置。