[發明專利]一種基于光纖光柵水聽器的海纜安全監測方法

在審

• 申請號: 202211468653.3
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115755061A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 王劍釗;劉溟江;任鑫;張宇;趙鵬程;錢開榮;童彤;唐程;王華;孫捷;王恩民;施俊佼;杜靜宇;張穎;陳翼帆;洪偉
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能如東八仙角海上風力發電有限責任公司;華能國際電力江蘇能源開發有限公司;華能國際電力江蘇能源開發有限公司清潔能源分公司
• 主分類號: G01S15/06
• 分類號: G01S15/06;G01S15/88;G01S7/521;G01H9/00;G08B15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發明公開了一種基于光纖光柵水聽器的海纜安全監測方法及系統，屬于海纜監測技術領域。通過在海纜中嵌入串聯在光纖上的光纖光柵水聽器，組成水聽器基陣，通過該水聽器基陣來監測拖錨位置，結合雷達或AIS確定拖錨船只，達到提前預警的目的。本發明能夠快速識別和確定有潛在風險的船只位置，提前預警，并采取規避措施，達到保護海纜安全的效果。

技術領域

本發明屬于海纜監測技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵水聽器的海纜安全監測方法。

背景技術

海底光纜和復合海纜敷設在極其復雜的海洋環境中，很容易受到各種外界因素的破壞，這其中，最具威脅的是當有船只在海面通過時，船體帶有的拖錨對海纜可能造成的傷害。

因此為保證海纜的安全運行，安全監測就很重要，當前海纜安全監測常使用的方法，如光時域反射儀(OTDR)、馬赫－曾德環監測等，都只能通過監測光纖受力應變情況來實現，而光纖受力應變則意味著海纜已經受損，造成較大的經濟損失。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于光纖光柵水聽器的海纜安全監測方法，能夠快速識別和確定有潛在風險的船只位置，提前預警，并采取規避措施，達到保護海纜安全的效果。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于光纖光柵水聽器的海纜安全監測方法，包括：

S1：在位于風險海域的海纜上按等距離d設置若干光纖光柵水聽器；任意選取3個連續的光纖光柵水聽器F1、F2和F3；

S2：測量海面船只錨鏈聲源發出的聲音信號到達光纖光柵水聽器F1與光纖光柵水聽器F2的時間差Δt1、到達光纖光柵水聽器F2與光纖光柵水聽器F3的時間差Δt2；

S3：根據S2得到的時間差Δt1和時間差Δt2，建立二維坐標系和雙曲線方程，求解海面船只錨鏈聲源距離海纜的直線距離；

S4：根據S3得到的海面船只錨鏈聲源距離海纜的直線距離，確定海面船只錨鏈聲源在雙曲線上的具體位置，對進入安全監測區域的船只進行警告或驅離。

優選地，距離d為200～800m。

優選地，若干光纖光柵水聽器串聯嵌設在海纜上，形成水聽器基陣。

優選地，S3中，建立二維坐標系是以海纜為x軸、以F1與F2的中點、F2與F3的中點為原點、且垂直于海纜方向為y軸，分別建立二維坐標系。

進一步優選地，海面船只錨鏈聲源位于兩條雙曲線的交匯點上，第一雙曲線的實軸為2a₁＝c0·Δt1，c0為海水聲傳播速度，焦距為2c₁＝d，坐標原點為F1與F2的中點；第二雙曲線的實軸為2a₂＝c0·Δt2，焦距為2c₂＝d，坐標原點為F2與F3的中點。

進一步優選地，求解海面船只錨鏈聲源距離海纜的直線距離具體為：

建立第一雙曲線的方程，計算得到海面船只錨鏈聲源距離海纜的直線距離y₁：

建立第二雙曲線的方程，計算得到海面船只錨鏈聲源距離海纜的直線距離y₂：

由于海面船只錨鏈聲源的位置與海纜的距離在短時間內不變，因此y₁＝y₂，所以有：

將x₂＝x₁-d代入式(3)，得到：