[发明专利]分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法、装置及介质

说明书

技术领域

本发明属于分布式光纤传感技术领域，具体地，涉及一种分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法、装置及介质。

背景技术

分布式光纤传感系统能够对传感光纤上任意一点的振动、温度等信息进行感知和定位,广泛应用于周界安防、油气管线泄露、电力电缆、通信线路监测以及结构安全监测。分布式光纤传感方案优势在于感测介质为光纤，同时也是数据通信介质，传感光纤本质安全，全程无需供电，传感光纤的状态决定了光纤传感系统是否可靠有效，因此系统应具备自检功能，可对传感光纤断裂等事件进行实时监测及定位。

分布式光纤传感系统基于OTDR原理，传感光纤沿线的振动、温度环境发生变化会引起对应位置光纤折射率的改变，该处背向散射光相位也随之发生改变，通过测量变化光强返回的时间即可计算出其位置信息，系统通过采集、解调背向散射光信号，就可以对整条传感光纤沿线的振动、温度等环境信息进行实时监测。

现有同类分布式光纤传感系统，当传感光纤发生断裂时，大多只能被动的监测断裂位置之前传感光纤的环境信息，不具备自检报警功能。这种方法的缺点在于，传感光纤作为系统的传感介质，当发生断裂后系统就失去了断裂位置之后的光纤段的监测能力，会造成极大的危险隐患，并且不具备系统自检光纤断裂报警定位功能，无法及时通知和指导应急维修单位对损坏光纤进行熔接维修，使系统无法真正实现无人值守智能监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法、装置及介质，在分布式光纤传感系统运行过程中，能够实时对传感光纤情况进行自检，当发生光纤断裂事件时，能够及时报警并对光纤断裂事件准确定位，为应急维修提供帮助。

本发明的技术方案是：根据本发明的一个方面，提供了一种分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S100：在分布式光纤传感系统运行过程中，实时采集对应于传感光纤空间域各点的散射光强的数据序列；

步骤S200：通过窗口滑动的方式实时对数据序列计算出每个窗口对应的均方差值；

步骤S300：将每个窗口对应的均方差值与预设的长度阈值进行比较，当某个窗口的均方差值小于预设的长度阈值时，则该窗口所在的位置为第一次传感光纤末端，根据第一次传感光纤末端确定第一次传感光纤长度；

步骤S400：重复步骤S100到步骤S300，确定第二次传感光纤长度，将第二次传感光纤长度与第一次传感光纤长度作差得到差值，当差值大于预设的报警阈值时，则报警，断纤位置为第二次传感光纤末端对应位置。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法中，在步骤S200中，某个窗口对应的均方差值的公式如下：

其中，N为窗口长度，x_i为窗口内数据点值即为对应位置的散射光强，μ为某个窗口的数据的平均值。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法中，在步骤S300中，预设的长度阈值为300-400。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法中，预设的长度阈值为300。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法中，在步骤S400中，报警阈值为100-200。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位方法中，报警阈值为200。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位装置，包括：采集模块，用于实时采集对应于传感光纤空间域各点的散射光强的数据序列；计算模块，用于通过窗口滑动的方式实时对数据序列计算出每个窗口对应的均方差值；比较模块，用于将每个窗口对应的均方差值与预设的长度阈值进行比较，当某个窗口的均方差值小于预设的长度阈值时，则该窗口所在的位置为传感光纤末端，根据传感光纤末端确定传感光纤长度；报警模块，当通过采集模块、计算模块和比较模块确定第一次传感光纤长度和第二次传感光纤长度时，用于将第二次传感光纤长度与第一次传感光纤长度作差得到差值，当差值大于预设的报警阈值，则报警，断纤位置为第二次传感光纤末端对应位置。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位装置中，每个窗口对应的均方差值的公式如下：

其中，N为窗口长度，x_i为窗口内数据点值即为对应位置的散射光强，μ为每个窗口的数据的平均值。

上述分布式光纤传感系统光纤断裂监测定位装置中，预设的长度阈值为300-400。