[发明专利]基于微气象监测和SVM算法的线路覆冰监测系统

权利要求书

1.一种基于微气象监测和SVM算法的线路覆冰监测系统，其特征在于，包括：拉曼传感模块、布里渊传感模块、综合瑞利散射模块、时分复用模块、覆冰区域监测模块、覆冰厚度监测模块、风速监测模块和基于支持向量机SVM的覆冰报警模块；

所述拉曼传感模块和所述布里渊传感模块，分别用于通过时分复用模块向架空传输线的光纤复合架空地线OPGW发送激光信号，根据从所述OPGW获取的后向散射光信号，计算所述OPGW上各点的温度值和应变值；

所述综合瑞利散射模块，用于通过时分复用模块向架空传输线的OPGW发送偏振前后的两束激光信号，获取所述OPGW的后向散射光信号后分别检测后向散射光的偏振态变化和相位变化后，计算所述OPGW的振动频率；

所述覆冰区域监测模块，用于基于所述OPGW上各点的温度值监测所述架空传输线的覆冰区域；

所述覆冰厚度监测模块用于基于所述OPGW上各点的应变值监测所述架空传输线的等值覆冰厚度；

所述风速监测模块，用于根据所述OPGW的振动频率监测所述架空传输线的风速；

基于SVM的覆冰报警模块，用于根据所述OPGW上各点的温度值、应变值和风速，进行覆冰预警；

其中，所述综合瑞利散射模块，包括窄带宽相干光源，第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、声光调制器AOM、第四环形器、第四EDFA、第五EDFA、起偏器、平衡光电探测器、检偏器、第二带通滤波器、第三信号采集处理单元；

所述窄带宽相干光源用于发射高相干性激光；

所述第三耦合器用于将所述高相干性激光分光后分别输入所述第四EDFA和所述AOM；

所述AOM用于将输入的信号光调制为脉冲波光信号后输入所述第五EDFA；

所述起偏器用于将输入的脉冲波光信号起偏后输入所述第四环形器；

所述第四环形器用于将起偏后的光信号输入所述OPGW，并将接收所述OPGW返回的后向散射光信号，将所述后向散射光信号输入所述第四耦合器；

所述第四耦合器用于将输入的后向散射光信号分光后分别输入所述第五耦合器和所述检偏器；

所述第五耦合器用于将所述第四EDFA和所述第四耦合器输入的信号合成后输入所述平衡光电探测器；

所述平衡光电探测器用于将输入的光信号转换为电信号后输入所述第二带通滤波器；

所述第三信号采集处理单元用于根据滤波后的信号和所述检偏器输入的信号进行频分分析，得到所述OPGW的振动频率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拉曼传感模块，包括激光源、多脉冲光编码调制、第一环形器、滤波器、第一掺饵光纤放大器EDFA、第一光电探测器、第一信号采集处理单元；

所述激光源用于发射高强度单色光源；

所述多脉冲光编码调制用于将单色光源调制为高信噪比的光脉冲；

所述第一EDFA用于将高信噪比的光脉冲放大后输入环形器；

所述第一环形器用于将放大后的光脉冲输入所述OPGW，并将接收所述OPGW返回的后向散射光信号，将所述后向散射光信号输入所述滤波器，所述后向散射光信号包括斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号；

所述第一光电探测器用于将滤波后的斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号分别转换为电信号后输入所述信号采集处理单元；

所述第一信号采集处理单元用于根据所述第一光电探测器输入的信号计算所述OPGW上各点的温度值。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一信号采集处理单元具体用于根据公式计算所述OPGW上各点的温度值，其中h为普朗克常量、k为是玻尔兹曼常量，Δν为拉曼频移，T为绝对温度，ν_AS为反斯托克斯光频率，ν_S为斯托克斯光频率。