[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

本發明提供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，該系統包括分布式監測系統、傳感光纜，分布式監測系統包括分布式解析主機與及與分布式解析主機連接的分布式監測主機，分布式監測主機與傳感光纜連接，傳感光纜從待測井蓋下方經過，分布式監測主機用于監測下雨時傳感光纜中的后向瑞利散射信號以及瑞利背向散射光，分布式解析主機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。本發明利用瑞利散射以及布里淵散射同時監測整個雨水侵入過程中光纜受到的振動和溫度變化，綜合分析來判斷光纜管道是否遭到雨水入侵。

技術領域

本發明涉及光纜監測技術領域，具體是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。

背景技術

分布式光纖傳感技術是一種利用光纖作為傳感元件與信號傳輸介質的傳感技術，可實現光纖沿線各個分布式測點的狀態變化監測，大量應用于山體滑坡、地質沉降、輸電線路、石油管道等需要長距離、大范圍分布式監控的領域。

光纖傳感技術其中利用較多技術有PHIOTDR(瑞利散射)，BOTDR(布里淵散射)等。瑞利散射是入射光與介質中的微觀粒子發生彈性碰撞所引起的，散射光的頻率與入射光的頻率相同。當光纜受到振動時，引起光纜中的光纖同步振動，進而導致光纖發生微形變，引起其局部折射率的變化，于是在光纖中傳輸的背向散射光信號的相位也被同步調制，因而通過分析背向傳輸光信號的特征便可得到光纜附近的振動情況。布里淵散射是由介質聲學聲子引起的非彈性散射，受介質的聲學、彈性力學等特性影響，因此監測布里淵頻移就可以監測傳感光纖上的溫度。

隨著現代化城市建設的加速，各大城市都形成了錯綜復雜的地下光纜分布網。光纜分布交叉的越繁雜，對于巡線人員的檢修維護困難也就更大。遇到惡劣天氣如暴雨等，如果大量雨水入侵光纜溝道形成淹埋在平時的運維中不易被發現，人工巡視后續對于光纜的檢修運維工作將會難上加難。其次，光纜接續盒由于搭掛在電纜管道中，受氣候環境影響較大。常年的雨淋或雨水浸泡，密閉封條容易老化，一旦進水積水，不僅會造成殼體內金屬固件的銹蝕使光纜脫出；或光纖涂覆層受酸性污水浸蝕易發斷纖；更為嚴重的是在冬季，殼內積水結冰，導致光纖發生應力改變，使損耗增大，傳輸質量顯著下降。

目前針對這些問題，還沒有一套完整的檢測系統能夠全面監測整條光纜的所有人手井蓋是否受到雨水的侵入使光纜受到淹埋，能夠實時在線監測惡劣天氣下光纜溝道是否受到雨水入侵或浸泡并告知相關巡視人員是當前各大運營商或供電公司需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供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，實用性高，安裝方便，不受惡劣氣候條件影響，一般安裝在變電站或機房，與一芯光纖連接就可實現對一整條光纜線路的事實有效監測。

一種基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測系統，包括分布式監測系統、傳感光纜，所述分布式監測系統包括分布式解析主機與及與分布式解析主機連接的分布式監測主機，分布式監測主機與傳感光纜連接，傳感光纜從待測井蓋下方經過，所述分布式監測主機用于監測下雨時傳感光纜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。

進一步的，分布式解析主機通過數據線與分布式監測主機連接。

一種基于分布式光纖傳感技術的雨水入侵光纜監測方法，采用上述系統進行，所述方法包括如下步驟：

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

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