[發(fā)明專利]基于分布式光纖傳感的海纜錨害監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911052506.6
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110779614B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 楊玥;田銘;王穎;徐紹剛;明昌朋;劉洪凱
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種基于分布式光纖傳感的海纜錨害監(jiān)測定位方法，包括以下步驟：獲取分布式光纖傳感海纜的傳感信號；濾除低頻部分；形成短時過零率瀑布圖和頻域能量瀑布圖；通過頻域能量瀑布圖判斷劃分落錨或拖錨事件發(fā)生的區(qū)域；通過標記以及連通域的方式對拖錨事件和落錨事件進行識別和定位。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及光纖傳感領域，尤其涉及一種基于分布式光纖傳感的海纜錨害監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海底電纜輸電工程是跨海域聯(lián)網(wǎng)工程建設的重要組成部分。隨著海底電纜線路數(shù)量不斷增加，海底電纜在近海區(qū)域由于船錨鉤掛造成的故障越來越嚴重。錨害占海纜機械故障的80％以上,不同程度的錨害會導致海纜發(fā)生漏電、接地、短路和斷纜事故。海底電纜損壞的修復時間很長，維修費用極其昂貴，維修一次需要幾百萬甚至上千萬，而且海底電纜故障會造成該地區(qū)電力或通信中斷，給該地區(qū)居民生活生產(chǎn)帶來極大影響，所以對海底電纜錨害的監(jiān)測預警非常必要。

基于分布式光纖傳感技術(shù)，直接利用海纜內(nèi)復合的單模光纖作為傳感器件，為海纜狀態(tài)監(jiān)測提供了新的手段。

基于分布式光纖振動傳感，對錨砸和拖曳振動信號進行了分析比較，但未提出具體的判斷方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中無法對海纜錨害進行準確預測的缺陷，提供一種基于分布式光纖傳感的海纜錨害監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)，可及時、有效地對拖錨和落錨事件進行識別和定位。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種基于分布式光纖傳感的海纜錨害監(jiān)測定位方法，包括以下步驟：

獲取分布式光纖傳感海纜的傳感信號；

對傳感信號做高通濾波，濾除低頻部分，抑制因海水流動對信號的干擾；

對濾波后的信號，每間隔一段時間，計算前T秒內(nèi)的短時過零率、頻域能量，形成短時過零率瀑布圖和頻域能量瀑布圖；

通過頻域能量瀑布圖判斷劃分落錨或拖錨事件發(fā)生的區(qū)域；

在短時過零率瀑布圖中查找并標記超過預設第一閾值的第一監(jiān)測單元，同時在頻域能量瀑布圖中查找并標記超過預設第二閾值的第二監(jiān)測單元；

在頻域能量瀑布圖中將位置鄰近第二監(jiān)測單元劃分為同一區(qū)域，并在短時過零率瀑布圖中提取對應區(qū)域；

對短時過零率瀑布圖中對應區(qū)域中的第一監(jiān)測單元進行連通域標記；

對于每個連通域，找到其最底部的點；

從底部點向上，統(tǒng)計每一行被連通域覆蓋的線段數(shù)量；

若每一行被連通域覆蓋的線段數(shù)量≤1，則輸出拖錨事件，拖錨事件中心定位為此連通域最頂部的點；

若每一行被連通域覆蓋的線段數(shù)量為≥2，則輸出落錨事件，落錨事件中心定位為此連通域最底部的點。

接上述技術(shù)方案，短時過零率瀑布圖和頻域能量瀑布圖的橫軸為距離，縱軸為時間，時間更新方向為自上而下。

接上述技術(shù)方案，將超過預設第一閾值的第一監(jiān)測單元標記為1，否則為0；將超過預設第二閾值的第二監(jiān)測單元標記為1，否則為0。

接上述技術(shù)方案，將海纜平均分為多個探測單元，短時過零率瀑布圖和頻域能量瀑布圖的橫軸上的點與探測單元對應。

接上述技術(shù)方案，連通區(qū)域標記的具體步驟為：

a)逐行掃描圖像，把每一行中連續(xù)的第一監(jiān)測單元組成的一個序列稱為一個團，并記下團的起點、終點以及團所在的行號；