[發明專利]一種基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測系統及方法

在審

• 申請號: 202010020762.3
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111239842A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 原軍;藥煒;張凱;李強;張海寬;汪驕陽;楊逸;郭政;楊純;李垠韜;金燊;宋偉;趙陽;郭舉富;盛興隆;劉鵬;王波;趙楊;李建勇
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司太原供電公司;國網湖北省電力有限公司武漢供電公司;國網冀北電力有限公司信息通信分公司;貴州電網有限責任公司貴陽供電局
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01D21/02
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測系統，其特征在于：包括分布式監測系統(4)、傳感光纜(5)，所述分布式監測系統(4)包括分布式解析主機(1)與及與分布式解析主機(1)連接的分布式監測主機(3)，分布式監測主機(3)與傳感光纜(5)連接，傳感光纜(5)從待測井蓋(7)下方經過，所述分布式監測主機(3)用于監測下雨時傳感光纜(5)中的后向瑞利散射信號以及瑞利背向散射光，所述分布式解析主機(1)用于根據所述后向瑞利散射信號以及瑞利背向散射光分析雨水進入管道前后傳感光纜(5)的振動信號特征變化與溫度變化趨勢來判斷該處井蓋是否受到雨水的入侵。

2.如權利要求1所述的基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測系統，其特征在于：分布式解析主機(1)通過數據線(2)與分布式監測主機(3)連接。

3.一種基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測方法，其特征在于：采用權利要求1-2中任一項所述系統進行，所述方法包括如下步驟：

步驟一、將分布式光纖傳感系統(4)安裝在機房或變電站里，與待監測傳感光纜(5)的一芯冗余光纖相連接；

步驟二、用振動模擬器，沿待測傳感光纜(5)路由尋找所有的井蓋(7)進行振動實驗，并通過分布式監測系統(4)記錄下振動點的皮長，在系統部署后，標記這些位于井蓋(7)處的光纜段(6)作為監測段；

步驟三、獲取待測傳感光纜(5)的溫度系數C_T；

步驟四、分布式監測主機(3)向傳感光纜(5)的光纖注入調制后的脈沖信號，當有雨水透過標定井蓋進入光纜溝道導致傳輸光纜的振動時，會引起瑞利背向散射光的變化，傳感光纜(5)產生后向瑞利散射光并經采集后輸入給分布式監測主機(3)，分布式監測主機(3)通過對比后向瑞利散射光信號與無擾動情況下時的區別判斷該點光纖受到擾動，根據之前標定工作已經確定的各個井蓋點所對應的光纜皮長確切位置，初步判斷哪些井蓋可能已經遭受到雨水入侵；

步驟五、分布式監測主機(3)監測傳感光纜(5)中的布里淵散射信號并發送給分布式解析主機(1)，分布式解析主機(1)根據布里淵散射頻率發生變化判斷監測段(6)處傳感光纜(5)的溫度發生下降趨勢，根據之前求得的溫度系數C_T計算當前溫度T_current；

步驟六、分布式解析主機(1)結合采集到的瑞利散射信號和布里淵頻移信號進行解析，如果某一監測段振動強烈，且隨后溫度成下降趨勢，則判斷該監測段受到雨水入侵并淹埋。

4.如權利要求3所述的基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測方法，其特征在于：步驟三具體為：

以某一環境下的環境溫度為初始溫度T₀，通過分布式解析主機1獲得該環境溫度下的初始頻移值f₀，然后對監測段6的光纜進行加熱，當加熱段光纜的溫度穩定后，保持溫度穩定狀態一段時間，記錄該時間段的溫度作為最終溫度T_end，取該段時間內采集的數據，獲得溫度穩定狀態下的頻移值f_end，根據初始溫度和初始頻移值以及最終溫度和最終頻移值計算溫度系數C_T，其計算公式如下：

5.如權利要求4所述的基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測系統，其特征在于：步驟五中計算當前溫度T_current的公式如下所示：

T_current＝T₀+C_T(f_current-f₀) (2)

其中，T₀為初始溫度，C_T為溫度系數，f₀為下雨前布里淵散射信號的初始頻移值，f_current為下雨后布里淵散射信號的當前頻移值。