[发明专利]基于分布式光纤传感的海缆锚害监测定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的海缆锚害监测定位方法，包括以下步骤：获取分布式光纤传感海缆的传感信号；滤除低频部分；形成短时过零率瀑布图和频域能量瀑布图；通过频域能量瀑布图判断划分落锚或拖锚事件发生的区域；通过标记以及连通域的方式对拖锚事件和落锚事件进行识别和定位。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于分布式光纤传感的海缆锚害监测定位方法及系统。

背景技术

海底电缆输电工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分。随着海底电缆线路数量不断增加，海底电缆在近海区域由于船锚钩挂造成的故障越来越严重。锚害占海缆机械故障的80％以上,不同程度的锚害会导致海缆发生漏电、接地、短路和断缆事故。海底电缆损坏的修复时间很长，维修费用极其昂贵，维修一次需要几百万甚至上千万，而且海底电缆故障会造成该地区电力或通信中断，给该地区居民生活生产带来极大影响，所以对海底电缆锚害的监测预警非常必要。

基于分布式光纤传感技术，直接利用海缆内复合的单模光纤作为传感器件，为海缆状态监测提供了新的手段。

基于分布式光纤振动传感，对锚砸和拖曳振动信号进行了分析比较，但未提出具体的判断方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中无法对海缆锚害进行准确预测的缺陷，提供一种基于分布式光纤传感的海缆锚害监测定位方法及系统，可及时、有效地对拖锚和落锚事件进行识别和定位。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于分布式光纤传感的海缆锚害监测定位方法，包括以下步骤：

获取分布式光纤传感海缆的传感信号；

对传感信号做高通滤波，滤除低频部分，抑制因海水流动对信号的干扰；

对滤波后的信号，每间隔一段时间，计算前T秒内的短时过零率、频域能量，形成短时过零率瀑布图和频域能量瀑布图；

通过频域能量瀑布图判断划分落锚或拖锚事件发生的区域；

在短时过零率瀑布图中查找并标记超过预设第一阈值的第一监测单元，同时在频域能量瀑布图中查找并标记超过预设第二阈值的第二监测单元；

在频域能量瀑布图中将位置邻近第二监测单元划分为同一区域，并在短时过零率瀑布图中提取对应区域；

对短时过零率瀑布图中对应区域中的第一监测单元进行连通域标记；

对于每个连通域，找到其最底部的点；

从底部点向上，统计每一行被连通域覆盖的线段数量；

若每一行被连通域覆盖的线段数量≤1，则输出拖锚事件，拖锚事件中心定位为此连通域最顶部的点；

若每一行被连通域覆盖的线段数量为≥2，则输出落锚事件，落锚事件中心定位为此连通域最底部的点。

接上述技术方案，短时过零率瀑布图和频域能量瀑布图的横轴为距离，纵轴为时间，时间更新方向为自上而下。

接上述技术方案，将超过预设第一阈值的第一监测单元标记为1，否则为0；将超过预设第二阈值的第二监测单元标记为1，否则为0。

接上述技术方案，将海缆平均分为多个探测单元，短时过零率瀑布图和频域能量瀑布图的横轴上的点与探测单元对应。

接上述技术方案，连通区域标记的具体步骤为：

a)逐行扫描图像，把每一行中连续的第一监测单元组成的一个序列称为一个团，并记下团的起点、终点以及团所在的行号；