[發(fā)明專利]一種基于雙通道φ-OTDR地埋光纜分布式振動識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110672452.4
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113405646A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 趙瑞保;陳豫;李長江;張龍樺;程龍;郅強;崔強;安少苦;徐鵬;楊納川;張帆;杜科理;楊海博
• 申請（專利權）人: 潤智科技有限公司;鄭州華潤燃氣股份有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京化育知識產(chǎn)權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發(fā)明涉及管線安防監(jiān)測技術領域，且公開了一種基于雙通道φ?OTDR地埋光纜分布式振動識別方法，包括以下步驟：S1、使用HDPE套管包裹多芯單模光纜，并將其鋪設在管道以及場站待監(jiān)測區(qū)域；S2、通過管路設計搭建分布式光纖傳感系統(tǒng)；本發(fā)明針對目前燃氣管網(wǎng)運行中的場站和管線雙重安防要求，通過雙通道完成場站雙向管網(wǎng)監(jiān)測以及運用光纖傳感分布式特性實現(xiàn)單個通道針對不同場景(場站、燃氣管道)、不同區(qū)域的不同安防事件的監(jiān)測、定位和識別；采集的數(shù)據(jù)信息可以通過聯(lián)動模塊調(diào)用其他傳感設備進行相應操作，僅能保障已有傳感設備的兼容接入，又能通過可信接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報至其他安防平臺，滿足智能管網(wǎng)安全監(jiān)測的需要。

技術領域

本發(fā)明涉及管線安防監(jiān)測技術領域，具體為一種基于雙通道φ-OTDR地埋光纜分布式振動識別方法。

背景技術

隨著城市建設不斷發(fā)展以及地埋燃氣管線不斷鋪設，燃氣管道在城市地下廣泛分布。基于燃氣管道，尤其是城市區(qū)域的次高壓管線的安全性考慮，一旦由于機械挖掘、人工破壞、地面施工等外在管道損傷行為造成管道破壞或燃氣泄漏，就會造成巨大的人員生命和財產(chǎn)損失。此外，次高壓管線加壓場站周界安防也是燃氣安防重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的管線安全管控主要依靠沿線巡邏隊員的人工定時巡查，無法做到24小時無間斷的安全保護；管道主要監(jiān)控點布設攝像機，仍需要安防人員值班查看；對于長距離燃氣管線安防問題，傳統(tǒng)振動傳感器需要地埋鋪設，供電以及監(jiān)測點布設都存在施工量大、靜電、漏報等問題。而對于場站周界安防，傳統(tǒng)的泄漏電纜監(jiān)測、紅外對射等方法存在誤報率高、帶電工作等問題，不能有效滿足場站防靜電、精確檢測的要求。針對以上燃氣管網(wǎng)運行要求，亟需一種長距離分布式無源振動監(jiān)測識別方法實現(xiàn)管道危險作業(yè)及場站入侵的自動報警與防護，保障管網(wǎng)設施運行安全。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術問題

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于雙通道φ-OTDR地埋光纜分布式振動識別方法，解決了上述背景技術中所存在的問題。

(二)技術方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于雙通道φ-OTDR地埋光纜分布式振動識別方法，包括以下步驟：

S1、使用HDPE套管包裹多芯單模光纜，并將其鋪設在管道以及場站待監(jiān)測區(qū)域；

S2、通過管路設計搭建分布式光纖傳感系統(tǒng)；

S3、雙通道多組光脈沖回波信號經(jīng)矩陣翻轉(zhuǎn)、拼接、分割為i組不同矩陣，設計線性相位FIR數(shù)字濾波器組；

S4、選取6種振動等事件采集相關數(shù)據(jù)，并標注，經(jīng)數(shù)據(jù)處理以及二維凱塞窗函數(shù)過濾噪聲、選取特征頻率后經(jīng)二維傅里葉反變換生成最終圖像數(shù)據(jù)集；

S5、通過特征提取網(wǎng)絡、分類器、損失函數(shù)，使用反向傳播方法訓練模型；

S6、新進數(shù)據(jù)經(jīng)以上信號處理和模式識別步驟識別得到振動事件以及振動位置，并傳至聯(lián)動系統(tǒng)模塊，由系統(tǒng)聯(lián)動模塊調(diào)取攝像機同步截取圖像對比入庫。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，被HDPE套管包裹的多芯單模光纜鋪設在待監(jiān)測管道的正上方30cm處，距離地表約1m處，覆土填埋，預留光纜井中的光纜用塑料泡沫、海綿做好防震；將多芯單模光纜鋪設在場站四周圍欄上或圍欄土層下方10cm處，一端接入分布式光纖傳感系統(tǒng)，另一端連接管道光纜。

優(yōu)選的，所述步驟S2中搭建分布式光纖傳感系統(tǒng)具體為：泵浦激光器通過G.652.D光纜向外發(fā)出相參激光；時鐘控制模塊連接控制聲光調(diào)制驅(qū)動器；有聲光調(diào)制驅(qū)動器控制聲光調(diào)制器移頻；摻鉺光纖放大器提高調(diào)制光功率；后向瑞利散射光分別返回到光電轉(zhuǎn)換設備的通道1和通道2；光電轉(zhuǎn)換設備將光信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。