一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路以及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路以及方法，本發(fā)明首先對長距離直線型布設(shè)的光纜間隔一定距離進(jìn)行一段距離的冗余繞制形成光纜環(huán)圈，該冗余繞制形成的光纜環(huán)圈對所受環(huán)境影響的區(qū)位一致性，環(huán)圈內(nèi)的光波波形呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)一致性，當(dāng)入侵事件發(fā)生時，通過對全線光路的波形信號掃描過程中發(fā)現(xiàn)波形異常點，再通過物理性的冗余繞制的光纜環(huán)圈，判斷識別事件發(fā)生的位置區(qū)段；最后對已確定的位置區(qū)段內(nèi)的信號進(jìn)行掃描與識別分析，將事件發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。通過本方案能夠有效的提高光纖長距離監(jiān)控定位精度。
【專利說明】一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的技術(shù)。
【背景技術(shù)】:
[0002]維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的安全是社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個基本要求。對通信光纜(包括海底光纜)、高壓電網(wǎng)、輸油管道、輸氣管道、電纜溝等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行安全監(jiān)測，不僅是這些設(shè)施實現(xiàn)技術(shù)性功能的保障，更是避免造成重大經(jīng)濟(jì)損失、維護(hù)社會穩(wěn)定發(fā)展的有效手段。特別是隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，呈現(xiàn)出區(qū)域分布廣、復(fù)雜程度高、重要性進(jìn)一步提高的新特點，這就使得基礎(chǔ)設(shè)施受到危害的范圍、頻率也隨之增加，安全監(jiān)測的難度、重要性也相應(yīng)增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅中國每年因外界破壞而造成的管道泄漏或爆炸上千余次，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾億元。由此帶來的環(huán)境污染、商業(yè)信用等損失更是難以估量。
[0003]為了維護(hù)干線的完整性，防止第三方破壞，直接負(fù)責(zé)管道、電網(wǎng)、通信網(wǎng)等運(yùn)營部門已經(jīng)投入了巨大的人力和財力。各級政府和社會各界也非常關(guān)注，從專項立法到具體防范、輿論宣傳、專項治理等方面都做了大量的工作。國務(wù)院曾召開電視電話會議，部署開展輸油管道生產(chǎn)治安秩序?qū)ｍ椥袆?，公安部也加大了打擊盜油犯罪的力度，并收到了一定的成效。
[0004]各種管道運(yùn)輸安全監(jiān)測技術(shù)也在這種強(qiáng)烈的市場需求中不斷發(fā)展，目前已有的管道安全生產(chǎn)監(jiān)測技術(shù)主要有“管內(nèi)流體力學(xué)狀態(tài)檢測技術(shù)”、“分布式光纖溫度和應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)”、“聲波監(jiān)測技術(shù)”、“M - Z光纖干涉技術(shù)”、“0TDR光時域反射技術(shù)”、“單芯反饋式光纖干涉技術(shù)”等。
[0005]由于長距離干線的監(jiān)測，容易受電磁干擾的影響且長距離供電的困難性，因此，光纖類技術(shù)成為了進(jìn)行電力、通信和油氣管道等行業(yè)的安全監(jiān)測和預(yù)防人為破壞的主要技術(shù)手段。光纖傳感器是以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，將非光量轉(zhuǎn)化為光量進(jìn)行測量。以光纖作為信息傳遞媒介的傳感器具有一系列其它傳感器無法比擬的優(yōu)點:不受電磁場干擾，能應(yīng)用在強(qiáng)電磁場的場合；不會產(chǎn)生電磁騷擾；感應(yīng)端無需供電，使用、維護(hù)方便；耐腐蝕、本質(zhì)安全等等。而且光纖定位監(jiān)測能夠?qū)ν{管道安全的各種行為進(jìn)行早期監(jiān)測、定位和預(yù)警，“未雨綢繆”，給管道維護(hù)者留出足夠時間來制止破壞或強(qiáng)化防范的話，就會徹底扭轉(zhuǎn)運(yùn)營部門當(dāng)前這種被動堵漏的不利局面，從根本上避免損失。
[0006]目前已有的光纖類長距離定位監(jiān)控技術(shù)主要包括“分布式光纖溫度和應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)”、“M — Z光纖干涉技術(shù)”、“0TDR光時域反射技術(shù)”、“單芯反饋式光纖干涉技術(shù)”，各類技術(shù)原理相異，達(dá)到的效果也各有不同，各類技術(shù)理論所能達(dá)到的定位精度普遍在±10米/百公里?±100米/百公里，但該類技術(shù)由于受到普遍存在的環(huán)境干擾、光路系統(tǒng)不穩(wěn)定、探測敏感度低、長距離光纜布設(shè)條件難一致性等問題，造成實際應(yīng)用中定位精度不高，定位報警位置差錯等問題。給安全監(jiān)控帶來了困攪，系統(tǒng)往往達(dá)不到預(yù)期的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]針對現(xiàn)有光纖類長距離定位監(jiān)控技術(shù)定位精度以及報警精準(zhǔn)度不高的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路。
[0008]同時，作為本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明還提供一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的方法。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路，所述監(jiān)測線路包括用于監(jiān)測的光纜，所述光纜長距離直線型布設(shè)，且間隔一定距離進(jìn)行一段距離的冗余繞制形成光纜環(huán)圈。
[0011]在該監(jiān)測線路的優(yōu)選方案中，所述光纜等距的進(jìn)行光纜環(huán)圈的冗余繞制。
[0012]進(jìn)一步的，所述光纜環(huán)圈的內(nèi)徑>光纜無損耗的最小繞制內(nèi)徑。
[0013]作為本發(fā)明的第二目的，一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的方法，所述方法通過對光纜進(jìn)行冗余繞制形成光纜環(huán)圈以此來提高光纖長距離監(jiān)控定位精度。
[0014]在該方法的優(yōu)選方案中，所述方法中冗余繞制形成的光纜環(huán)圈對所受環(huán)境影響的區(qū)位一致性，環(huán)圈內(nèi)的光波波形呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)一致性，當(dāng)入侵事件發(fā)生時，通過對全線光路的波形信號掃描過程中發(fā)現(xiàn)波形異常點，再通過物理性的冗余繞制的光纜環(huán)圈，判斷識別事件發(fā)生的位置區(qū)段；最后對已確定的位置區(qū)段內(nèi)的信號進(jìn)行掃描與識別分析，將事件發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
[0015]本發(fā)明提供的方案不僅提高了系統(tǒng)的定位精度而且對于在刮風(fēng)、下雨、雷電和車輛通行等復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)中發(fā)生的入侵行為也能準(zhǔn)確報警，有效剔除了誤報和漏報，提高了系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為風(fēng)、雨等外界干擾因素顯示的系統(tǒng)波形；
[0019]圖3為某入侵行為發(fā)生時系統(tǒng)顯示的波形。
【具體實施方式】:
[0020]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]參見圖1，本發(fā)明通過在光纜構(gòu)造的長距離監(jiān)測線路中，將長距離直線型布設(shè)的光纜100，間隔一定距離L (等距的)進(jìn)行一段距離的光纜環(huán)圈101的冗余繞制。
[0022]對于繞制光纜環(huán)圈101之間的距離L，在實際中根據(jù)光纜長距離定位精度的不同，以及根據(jù)監(jiān)控光纜周圍環(huán)境干擾的情況不同，來調(diào)整間隔距離:環(huán)境干擾多，干擾情況較復(fù)雜的區(qū)域，可以縮短間隔距離；環(huán)境情況較一致的區(qū)域，間隔距離可拉長，一般為 > 定位精度。
[0023]對于繞制的光纜環(huán)圈101，其內(nèi)徑 > 光纜無損耗的最小繞制內(nèi)徑，光纜環(huán)圈的長度根據(jù)傳感光纜的監(jiān)測距離以及定位精度不同而不同。
[0024]該光纜環(huán)圈在進(jìn)行冗余繞制時，首先，準(zhǔn)備一個光纜環(huán)圈骨架，環(huán)圈骨架內(nèi)徑>光纜無損耗的最小繞制內(nèi)徑，將環(huán)圈骨架通過固定用工裝固定在繞線機(jī)上。
[0025]接著，將繞線機(jī)的計數(shù)歸零，轉(zhuǎn)動繞線機(jī)，開始繞制光纖環(huán)圈。在繞制過程中注意張力的控制，避免光纜拉得太緊，同時避免隆起。
[0026]當(dāng)計數(shù)器的數(shù)值達(dá)到需要的圈數(shù)，停止繞制，將光纜截斷，記錄光纜的讀數(shù)。
[0027]最后，將環(huán)圈骨架從光纜環(huán)圈上卸下，在拆卸的過程中，注意保持光纜環(huán)圈的形狀，同時注意避免夾斷光纜。
[0028]對于繞制的光纜環(huán)圈的長度根據(jù)傳感光纜的監(jiān)測距離以及定位精度不同而不同。
[0029]由此冗余繞制的光纖環(huán)圈對所受環(huán)境影響的區(qū)位一致性，環(huán)圈內(nèi)的光波波形呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)一致性。因此，當(dāng)入侵事件發(fā)生時，與其配合的光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)在全線光路的波形信號掃描過程中發(fā)現(xiàn)波形異常點，通過物理性的光纜冗余繞制，判斷識別事件發(fā)生的位置區(qū)段，再通過算法對冗余繞制光纜的邏輯判定，從而提高定位精度。
[0030]基于上述方案，進(jìn)行光纖長距離監(jiān)控定位的實施過程如下:
[0031]該監(jiān)控定位實例基于光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行，光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測通過直接觸及光纜，或通過介質(zhì)物傳遞的機(jī)械振動、沖擊量，監(jiān)測振動信號，實現(xiàn)對長距離線性物質(zhì)的定位精度。
[0032]參見圖1，當(dāng)光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)通過光纜監(jiān)測到振動信號，光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換并返回到系統(tǒng)處理器。系統(tǒng)監(jiān)測到振動點S后，以振動點S為中心對前后光纜進(jìn)行掃描，看光纜線路附近是否還有其它振動點。
[0033]當(dāng)向前、向后監(jiān)測到冗余繞制的光纜環(huán)圈(如圖中環(huán)圈η和η-l)位置時，由于冗余繞制的光纜環(huán)圈區(qū)段所受環(huán)境狀態(tài)的一致性，其感應(yīng)波形呈現(xiàn)出明顯的一致性。因此系統(tǒng)可以首先對事件發(fā)生的相鄰繞制環(huán)圈的區(qū)段(如圖中環(huán)圈η和η-l)進(jìn)行定位，排除掉長距離全線路中其它波形信號的干擾。
[0034]系統(tǒng)再通過對已確定的相鄰繞制環(huán)圈的區(qū)段內(nèi)的信號掃描與識別分析，將事件發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。具體可通過算法對冗余繞制光纜的邏輯判定，從而提高定位精度。
[0035]系統(tǒng)不僅能精確檢測出監(jiān)測介質(zhì)的振動信號，而且能識別出是某一點振動還是沿路的相鄰多環(huán)圈均發(fā)生振動，判斷是真正的報警事件引起的單點振動還是環(huán)境因素引起的分布式振動。
[0036]同時利用該方法，當(dāng)相鄰多個環(huán)圈呈現(xiàn)出一致性的振動信號時，系統(tǒng)可判別為該區(qū)域為刮風(fēng)、下雨、雷電和車輛通行等環(huán)境因素造成的振動而不予處理。當(dāng)該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)特殊相異的信號時，通過系統(tǒng)對該點信號的分析識別，判斷其為小動物或其它一過性干擾還是懷疑的入侵行為，只有達(dá)到一定的判定條件才判斷為入侵信號。
[0037]參見圖2，其所示為采用本監(jiān)測線路的光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)在風(fēng)、雨、小動物等外界環(huán)境干擾因素時，所顯示的系統(tǒng)波形。通過對該波形分析得到，在監(jiān)測線路上相鄰的多個環(huán)圈呈現(xiàn)出一致性的振動信號。
[0038]參見圖3，其所示為采用本監(jiān)測線路的光纜定位監(jiān)測系統(tǒng)在某真實的入侵行為發(fā)生時，所統(tǒng)顯示的系統(tǒng)波形。通過對該波形分析得到，在監(jiān)測線路上某個出現(xiàn)特殊相異的信號。
[0039]由此，監(jiān)測系統(tǒng)通過對這兩種不同波形的分析、判斷，過濾環(huán)境干擾，能夠準(zhǔn)確的對真實入侵行為報警。[0040]由此，通過該方案不僅提高了系統(tǒng)的定位精度而且對于在刮風(fēng)、下雨、雷電和車輛通行等復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)中發(fā)生的入侵行為也能準(zhǔn)確報警，有效剔除了誤報和漏報，提高了系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)性。
[0041]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路，所述監(jiān)測線路包括用于監(jiān)測的光纜，其特征在于，所述光纜長距離直線型布設(shè)，且間隔一定距離進(jìn)行一段距離的冗余繞制形成光纜環(huán)圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路，其特征在于，所述光纜等距的進(jìn)行光纜環(huán)圈的冗余繞制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的監(jiān)測線路，其特征在于，所述光纜環(huán)圈的內(nèi)徑 > 光纜無損耗的最小繞制內(nèi)徑。
4.一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的方法，其特征在于，所述方法通過對光纜進(jìn)行冗余繞制形成光纜環(huán)圈以此來提高光纖長距離監(jiān)控定位精度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高光纖長距離監(jiān)控定位精度的方法，其特征在于，所述方法中冗余繞制形成的光纜環(huán)圈對所受環(huán)境影響的區(qū)位一致性，環(huán)圈內(nèi)的光波波形呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)一致性，當(dāng)入侵事件發(fā)生時，通過對全線光路的波形信號掃描過程中發(fā)現(xiàn)波形異常點，再通過物理性的冗余繞制的光纜環(huán)圈，判斷識別事件發(fā)生的位置區(qū)段；最后對已確定的位置區(qū)段內(nèi)的信號進(jìn)行掃描與識別分析，將事件發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
【文檔編號】G08B13/186GK103489275SQ201310386235
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】繆璇, 肖倩 申請人:上海復(fù)旦智能監(jiān)控成套設(shè)備有限公司