一种输电线路多参量感知方法及系统与流程

1.本公开属于输电线路状态监测技术领域，具体涉及一种输电线路多参量感知方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.电力管线因其距离长、跨度大，所处于的环境复杂，易受风、雨、冰等气象现象，或是温度、湿度变化等多种自然因素的影响。运维人员发现，局部的微气象因素，例如覆冰等，均可能造成架空输电线路的严重破坏，部分现象甚至能够引发输电杆塔的倒塌，这严重影响了输电线路的安全、稳定运行。因此，对架空输电线路周围的小范围气象信息进行准确的采集和分析，能够对输电线路实现监控和预警。例如，可以通过对输电线路的局部环境因素进行监测，从而有效的预测出输电线路的局部应力，从而防止其超出线路的额定拉断力使得线路被拉断问题的发生。
4.现有技术中，通常会将环境采集传感器设置在电力输电线路的杆塔上，并通过太阳能电池板实现供电，采用无线数据传输方式实现数据传输。然而，这种供能方式和数据传输方式的效果不佳，容易受到极端恶劣环境的影响。例如，对于存在长期阴霾气象条件的区域、背阴的峡谷、通讯不畅的地下管道来说，太阳能电池板无法实现稳定有效的供电，无线数据的传输也可能受阻。
5.另一方面，现有技术中还采用光纤能信共传的方式实现对于杆塔上环境采集传感器的供电和信号传输。例如，专利文献cn111404273a中公开了一种架空线路远程传感监测系统，在该系统中，位于远程架空线路一侧的传感监测装置能够通过电力光缆接收连续激光，并通过光电转化单元将连续激光转化为电能实现供电，同时将监测数据通过电力光缆回传至监控中心。这一方案可以实现能量与信息的同时传输，从而实现对架空线路的实时传感监测。然而，在上述方案中，传感器通常只能采集到电力杆塔上的相关环境数据，却无法对于杆塔之间或杆塔与变电站之间传输线路全区域的有效监控。当传输线路远离杆塔的局部环境发生异变时，无法有效的对风险因素进行预判。其次，由于输电线路距离远、节点多、连续激光方式的供电在传输过程中的消耗较大，能信共传的实现效果不佳。
6.另外，现有技术中提及了一种全域智能监测方法。例如，专利文献cn113607449a中公开了一种桥梁集群结构全域智能监测与安全预警系统，用于获取桥梁结构全域的分布式应变监测数据和温度场数据，分布式感测子系统包括多回路分布式应变感测光纤和各类环境传感器。另外，分布式布里渊光纤传感技术以光纤通信中使用的普通单模光纤作为传感介质，由于光纤本身就是传感器，所以可以实现空间上的多测点连续监测。然而，尽管这一文献提供了全域智能监测的启示，现有技术中却尚未存在将全域智能监测用于远距离、大范围、环境因素差异相对较大的输电线路的全域检测中。其次，由于输电线路的传输距离远、节点多、需要传输的数据量较大、数据类型多、设备种类数量均较为复杂，而输电线路中
的光纤资源十分有限，这也给多种环境数据联合采集增加了难度。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本公开提出了一种输电线路多参量感知方法及系统，通过第一载波为远端电力杆塔供电，通过第二载波对输电线路各个位置上的应力进行测量，并通过第三载波获取所述电力杆塔上环境信息的反馈，从而通过对第二、第三载波上携带的第一、第二参量联合获取所述输电线路的运行安全信息。
8.根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种输电线路多参量感知方法，采用如下技术方案：
9.一种输电线路多参量感知方法，包括以下步骤：
10.获取变电站节点的第一载波和第二载波；
11.提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；
12.提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；
13.基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；
14.联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息；
15.其中，所述第一载波、所述第二载波和所述第三载波均通过单模光纤传输；所述第一载波和所述第二载波的传输方向一致，且与第三载波的传输方向相反。
16.作为进一步的技术限定，在所述获取变电站节点的第一载波和第二载波的过程中，基于变电站节点分别采集所述第一载波和所述第二载波，通过所述单模光纤将变电站节点中得到的所述第一载波和所述第二载波传输到输电线路的塔杆上，即实现了变电站节点的第一载波和第二载波的获取。
17.作为进一步的技术限定，采用脉冲飞行时间法计算所述第二载波的背向频移信号，获取所述背向频移信号中布里渊散射谱的强度与其在所述单模光纤中的传输距离之间的关联关系；基于所述关联关系和环境温度，获取所述单模光纤中某一传输距离上的光纤应变数据。
18.进一步的，所述第一参量至少包括环境数据，所述环境数据包括环境风速、环境风向、环境气压环境温度和环境湿度；所述第二参量为所述光纤应变数据，所述光纤应变数据取决于光纤应变的大小和所述光纤应变的大小所对应的光纤应变位置。
19.根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种输电线路多参量感知系统，用于实现第一方案中所提供的输电线路多参量感知方法，采用如下技术方案：
20.一种输电线路多参量感知系统，一个变电站节点、一个或多个输电线路杆塔节点，以及节点之间的输电线路；其中，一个变电站节点与一个或多个输电线路杆塔节点之间依次连接，输电线路被多个输电线路杆塔节点划分为多段；第一载波、第二载波和第三载波在多段输电线路的每一段中的单模光纤传输。
21.作为进一步的技术限定，所述变电站节点包括主机、第一载波激光器、第二载波解调器、光纤应变监测单元和第二波分复用器；所述第一载波激光器、所述第二载波解调器和所述光纤应变监测单元分别通过所述第二波分复用器的复用端口连接单模光纤；所述主机分别与所述第二载波解调器和所述光纤应变监测单元的输出端口连接。
22.作为进一步的技术限定，所述输电线路杆塔节点包括第一波分复用器、第二波分复用器、分光器、耦合器和传感监测装置；其中，所述第一波分复用器接收上一节点单模光纤的输入，将第一载波输入至分光器，将第二载波输入至第二波分复用器；所述分光器的输出端分别连接所述传感监测装置的输入端和所述第二波分复用器；所述第二波分复用器将第二载波和分光后的第一载波复用输出至下一节点，同时接收下一节点单模光纤的输入，再将第三载波和第二载波背向频移信号输入至耦合器；所述耦合器的输入端分别所述传感监测装置的输出端和所述第二波分复用器连接。
23.根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种输电线路多参量感知系统，采用如下技术方案：
24.一种输电线路多参量感知系统，包括：
25.获取模块，用于获取变电站节点的第一载波和第二载波；
26.提取模块，用于提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；
27.感知模块，用于提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；
28.联合模块，用于联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息；
29.其中，所述第一载波、所述第二载波和所述第三载波均通过单模光纤传输；所述第一载波和所述第二载波的传输方向一致，且与第三载波的传输方向相反。
30.根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
31.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的输电线路多参量感知方法中的步骤。
32.根据一些实施例，本公开的第五方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
33.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的输电线路多参量感知方法中的步骤。
34.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
35.1.本公开合理分配了整条供电线路各个段落上的光信号能量，使得第一载波的发送端能够以最小的功率为整条线路上的所有相关设备进行供电，节约了能量，同时确保了数据采集的可靠性。
36.2.本公开通过波分复用方式将多路信号集成在同一根单模光纤中进行传输，充分节省了光纤资源，为电力系统后续的升级扩展提供了充分冗余。
37.3.本公开通过对环境数据和应变数据的综合采集，使得方法能够获得更多且更准确的输电线路沿线数据，为对输电线路运行风险的分析过程提供了充足的数据来源，也为分析算法的多样性和准确性提供了可靠保证。
附图说明
38.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
39.图1是本公开实施例一中的输电线路多参量感知方法的流程图；
40.图2是本公开实施例二中的输电线路多参量感知系统在输电线路中的架设示意图；
41.图3是本公开实施例二中的输电线路多参量感知系统的网络架构示意图；
42.图4是本公开实施例二中的输电线路多参量感知系统中变电站节点的网络架构示意图；
43.图5是本公开实施例二中的输电线路多参量感知系统中光纤应变监测单元的示意图；
44.图6是本公开实施例二中的输电线路多参量感知系统中输电线路杆塔节点的网络架构示意图；
45.图7是本公开实施例三中的输电线路多参量感知系统的结构框图。
具体实施方式
46.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
47.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
48.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
49.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.实施例一
51.本公开实施例一介绍了一种输电线路多参量感知方法。
52.如图1所示的一种输电线路多参量感知方法，包括以下步骤：
53.步骤s01：生成第一载波和第二载波，并将第一载波和第二载波从变电站节点传输至输电线路杆塔上；
54.步骤s02：待输电线路杆塔上的传感监测装置接收第一载波后获取能量以生成调制有传感信号的第三载波，并将第三载波从输电线路杆塔传输回变电站节点中；
55.步骤s03：分别接收第二载波的背向频移信号和第三载波后，基于背向频移信号感知输电线路的第一参量，基第三载波的解调感知输电线路的第二参量。
56.在步骤s01中，本实施例中的方法可以用来感测电力系统一定区域内的一条输电线路上的相关参量。
57.具体来说，本实施例中，一个区域可以为一个变电站所能够覆盖的所有区域。变电站所通过电力传输设备实现对于其管辖区域内所有负荷用户的供电，为了实现这种供电，就需要通过多条输电线路来进行电力传输。在每一条输电线路中，根据输电线路距离的远近，可以设置不定数量的电力杆塔，从而实现输电线路的架空设置。一般来说高压输电线路两个杆塔之间的距离在40至70米之间。另外，各类变电站的附近通常也设置有一个高压电力杆塔。
58.作为一种或多种实施方式，变电站节点与一个或多个输电线路杆塔通过单模光纤
直接或间接相连；其中，输电线路的距离为变电站机房与输电线路杆塔之间的输电线路的距离与输电线路杆塔之间的输电线路的距离之和。
59.如图2所示的输电线路多参量感知系统在输电线路中的架设，本实施例中的一条输电线路可以是从一个变电站节点出发到达负荷用户末端的一条线路，也可以是从一个变电站节点到另一个变电站节点之间的线路。本实施例中对于输电线路的定义，只要能够确保在当前输电线路中，顺序依次的连接有多个线形的杆塔即可。
60.现有技术中，变电站机房的相关通信设备与各个输电线路杆塔上的通信设备之间通常采用电力光缆(opgw，optical fibre composite overhead ground wire)的方式实现有线的数据传输。变电站将指令数据发送给输电线路杆塔，杆塔上的相关设备采集相应的数据信息反馈给变电站，变电站通过设置大规模的机房来实现数据的汇聚和处理。本实施例中的方法则可以依托于现有技术中变电站机房和输电线路杆塔之间的预先铺设的已有的opgw电力光缆来实现。
61.在本实施例中，为实现对现有电力光缆资源的最大利用效率，本实施例中的方法仅仅占用电力光缆中的一根单模光纤即可实施。
62.作为一种或多种实施方式，一个传感监测装置、一个分光器、一个耦合器、一个第一波分复用器、一个第二波分复用器均位于一个输电线路杆塔上，并且传感监测装置包括储能单元和传感单元；其中，单模光纤中上行输电线路杆塔的光信号经过第一波分复用器的解复用后实现第一载波输出和第二载波输出，第一载波输出经过分光器后被发送至下行输电线路杆塔上的传感监测装置的储能单元接收端，第二载波经过第二波分复用器的复用后输出至下行输电线路杆塔中；储能单元对第一载波进行光电转换，并实现对传感监测装置的传感单元的供电；传感单元将调制有传感信号的第三载波发送至耦合器后实现与来自第二波分复用器的下行输电线路杆塔中第三载波输出、第二载波的背向频移信号的合并，经过第一波分复用器输出至上行输电线路杆塔中。
63.本实施例中的传感监测装置可以采用现有技术中常用的具备光电转换功能和光电池供电功能的传感监测装置。一般来说，这种传感监测装置可以包括光电池、超级电容、电压变换器、各类传感器和光通信单元。上文中所示的储能单元就主要包括光电池、超级电容和电压变换器，而传感单元则可以包括各类传感器和光通信单元。其中，光电池可以由铟镓砷(ingaas)材料形成，该材料能够通过光生伏特效应，使得半导体pn结中的电子和空穴分裂，并使得电子定向移动而生成电位差。当在光电池两端并联超级电容器后，就可以将光电池产生的电能存储下来。在本实施例中，超级电容可以采用双电层电容，具有瞬时大功率特性，功率密度较高等特点。
64.光电池和超级电容并联后的输出端还可以接入多个电压变换器。其中，部分电压变化器可以为压降变换器，其余部分可以为升压变换器。
65.在本实施例中，采用了现有技术中常用的dc-dc变换器；在其他实施例中，也可采用其他类型的变换器。本实施例中的dc-dc变换器将输出电压调制为稳定的电压，例如3.3v或5v等等。这些稳定的电压能够适配于传感监测装置中所采用的各类传感器。另外，为了使得输出电压更为稳定，本实施例中还可以在相应电路部分增加低压差线性稳压器。
66.作为一种或多种实施方式，传感单元，基于储能单元的供电，采集输电线路杆塔上的环境数据；传感单元中包括一个或多个气象传感器。
67.本实施例中所采用的多个传感器可以分别为温湿度传感器、气压传感器、风速风向传感器等等。本实施例中的传感器所需的电压正是多种电压变换器或稳压器输出的稳定电压。本在本实施例中，温湿度传感器采用shtc3芯片，气压传感器采用ms5611-01ba03-50芯片；在其他实施例中，也可采用其他类型。
68.多个传感器采集到的数据可以先通过传感监测装置中的一个单片机实现数据的读取和初步整理。本在本实施例中，温采用了msp430g2553单片机自带的模拟/数字信号转换功能实现环境数据的采集，例如风速、风向、温度、湿度、气压等等；在其他实施例中，也可采用其他类型。需要说明的是，本实施例中的单片机也是采用光电池采集的能量经过电压转换器后实现供电的。
69.另外，本实施例中的传感监测装置上还包括光通信单元。该单元采用rs232或rs485协议实现信号的光电转换。换言之，本实施例中的光通信单元与现有技术中的光通信单元类似，其结构上具备符合rs232或rs485的接口芯片，从而接收单片机输出的环境数据，并调制为光信号发送至单模光纤中；在其他实施例中，也可采用其他类型。
70.在本实施例中，在输电线路所在的每一个杆塔上都可以包括一个传感监测装置，换言之，杆塔与传感监测装置一一对应。另外，每一个杆塔上除了传感监测装置之外，还具有一个分光器、一个耦合器、两个波分复用器。其中，经过波分复用器后，分光器只对于第一载波实现分光。本在本实施例中，分光器可以对于1310nm波段上的第一载波进行分光；在其他实施例中，也可采用其他类型。容易理解的是，从变电站机房起始的整条输电线路上，经过的每一个杆塔都应当具备一个分光器，当然，如果是位于整条输电线路最末端的一个杆塔上，其分光器实际上不起任何作用。
71.作为一种或多种实施方式，分光器对应于传感监测装置设置，并位于除了距变电站机房网络距离最远的输电线路杆塔之外的每一个其他输电线路杆塔上，依据与变电站机房的网络距离顺序编号。
72.在本实施例中，每一个位于杆塔上的分光器，通常都可以被设置为一分二结构，或者可以认为，本实施例中的方法，仅使用分光器的一分二通道即可实现。该分光器可以并非是本实施例中需要特别增加的元件。在本实施例中，上一个杆塔上的光信号通过单模光纤传输到当前杆塔后，经过第一波分复用装置实现第一载波的提取后，通过分光器实现分光。
73.该分光器经过一分二结构后，按照预设的分光比例由第一载波实现第一输出光和第二输出光。第一输出光通过分光器的第一输出端接入到同一个杆塔上的传感监测装置上，第二输出光通过分光器的第二输出端通过第二波分复用器后连到单模光纤上，传输到下一个杆塔上。
74.类似的，如果某个杆塔上的传感监测装置生成了第三载波光信号，则通过耦合器和第一波分复用器向上一个杆塔实现传输。
75.关于预设的分光比例，不同编号的分光器是不同的。具体来说，其计算方法可以由下述公式获得。若分光器共有n台，则第n台分光器的分光比例至少为
[0076][0077]
其中，ωn为第n台传感监测装置的所需功率，an为第一载波在单模光纤中的衰减系数a的n次方，xi为第i台分光器所在的输电线路杆塔与其上行所在的输电线路杆塔之间的
传输距离，t为变电站的第一载波发送功率。
[0078]
在本实施例中，若分光器总共有n台，则可以认为整个传输线路上包括了n+1个杆塔。其中，第n个分光器的分光比例，应当是以传输至第n个杆塔上的所有光信号的功率为分母，以当前杆塔上传感监测装置的所需工作功率为分子获得的。
[0079]
具体来说，这一比例与上一个杆塔传输过来的总功率相乘就可以实现对于传感器监测装置的供能，这样传感监测装置可以具备充分的能量供应，而其余的能量则被发送至下一个杆塔上。
[0080]
因此，对于第n个杆塔上的分光器来说，其输入端的光信号强度受到前级分光器分光的影响，以及光纤传输过程中光信号的自然衰减和变电站中光信号的发送强度等因素确定。对于第一个分光器来说，其接收到的衰减为原始光功率强度t的倍数，该倍数为x1与衰减系数a的乘积。该分光器将ω1的功率分给第一个杆塔上的传感监测装置后，将剩余的a
·
x1·
t-ω1传输给下一个杆塔。因此，下一个杆塔接收到的光强为a
·
x2(a
·
x1·
t-ω1)，而下一个杆塔所需的功率为ω2。以此类推，可以得到，传输到第n个杆塔时，光功率由初始时的t被衰弱和分光至而根据此时传感监测装置的所需功率，就可以获得分光器的最小分光比例了。当然，现有技术中，为了充分保证传感监测装置能够获取足够的电能，可以一定范围内增加最小的分光比例的取值，但是这要以变电站的载波发送功率增大为代价。
[0081]
需要说明的是，为了使得传输线路上所有的杆塔上的传感监测装置都能够接收到足够的能量有效运转，可以设置第n台分光器接收到的光信号的总功率大于等于最后一台传感监测装置的所需功率，即根据该公式，也可以求解得到t的最小值，由此，将光信号的发送功率限制为最小、最节约能源。一般来说，由于第二载波的功率较为确定，可以通过调节第一载波的功率来实现对于t的调节。
[0082]
作为一种或多种实施方式，第n台传感监测装置的所需功率至少为
[0083][0084]
其中，s
l
为传感监测装置中的第l个传感器的运行功率，l为传感监测装置中传感器的数量，b为传感监测装置的传感单元中光通信模块、单片机模块的运行功率，k为传感监测装置中储能单元的光电转换效率。
[0085]
在本实施例中，多个传感器的运行功率、光通信模块的功率、单片机的功率和储能单元的功率之和就是传感监测装置的所需功率。如果将多个杆塔上的传感监测装置设置为同一信号，则该所需功率的取值可以相同或类似。
[0086]
由于储能单元基本不会消耗功率，而是通过一定的广电转换效率实现光能量的存储，因此，在本实施例中，不具体计算储能单元的耗能。对于传感单元来说，其耗能可以用传感器的功率和其他模块的功率求和得到，即由此，根据光电转换效率，可知传感监测装置所需的功率。
[0087]
需要说明的是，在本实施例中，为了同时实现给杆塔上传感监测装置的供电和对
光纤各个位置上频移的采集，可以同时生成两个不同波段的载波，即第一载波和第二载波。在本实施例中，第一载波的波段被设置为1310nm，第二载波的波段被设置为1550nm，在单模光纤中两者的衰减系数分别为0.35db/m和0.2db/m。由于这里1550nm波段或1450nm波段的光信号的衰减更低，因此为了实现第一载波光信号的传输衰减最小，也可以设置第一载波为其他波段。第一载波和第二载波可以通过波分复用装置同时通过一根单模光纤实现从变电站到杆塔上的输送。
[0088]
在步骤s02中，本实施例中的传感监测装置可以接收由分光器实现分光的第一载波，并基于该载波的光功率实现光电转换功能，实现传感监测装置的相关功能。
[0089]
在本实施例中，传感监测装置的功能如上文中所述，可以通过光电池和超级电容、电压转换器的供电实现传感器的信号采集，多个传感器将采集到的信号经过单片机进行简单的数据处理后，发送至光通信模块中。光通信模块再将单片机发出的电信号转化为第三载波的光信号。光通信模块和单片机都需要由光电池实现供电。
[0090]
本实施例中的传感监测装置能够通过多个传感器采集得到多个环境数据，同时通过光通信模块将数据进行光电转换以实现第三载波上的信号调制，并将第三载波反馈回变电站中。在本实施例中，第三载波的波段为1450nm，可以充分的实现与1310和1550nm之间信号区分，以及与1550nm频移信号的区分。在其他实施例中，也可以考虑多个不同波段中信号的重要性，以及不同波段光的传输和衰减特性来实现第一载波、第二载波和第三载波的不同方式的波段分配。
[0091]
通过每一个杆塔上耦合器的二汇一功能，本实施例实现了当前杆塔上的数据的在1450nm上的输出，以及其与下一个杆塔传回的1450nm光信号的合并，并通过波分复用器后，进入单模光纤，并传输反馈回上一个杆塔。
[0092]
在步骤s03中，本实施例在传感监测装置传回数据后，设置于变电站端的波分解复用装置则可以将第二载波及其频移、第三载波信号分别接收。
[0093]
作为一种或多种实施方式，第二载波的背向频移信号基于相干光解调方式实现采集；其中，相干光解调方式中，参考光信号的强度为第三载波的强度的预设倍数。
[0094]
在本实施例中，第二载波的背向频移信号可以是基于现有技术中常用的相干光解调的方式实现采集的。这部分内容将在实施例二中进行具体阐述。需要说明的是，本实施例还规定了相干光解调过程中的参考光与发射光之间的倍数关系。
[0095]
作为一种或多种实施方式，预设倍数基于输电线路的距离、光纤应力、环境温度预先设定。如果输电线路较长，或者是应力、温度所导致的光纤衰减系数较大，则可以将预设倍数设置的较小，也就是参考光占的比例较少。本实施例中，参考光占激光器发出光的10％。
[0096]
作为一种或多种实施方式，步骤s03中还包括：采用脉冲飞行时间法对第二载波的背向频移信号进行计算，以获取背向频移信号中布里渊散射谱的强度与其在单模光纤中的传输距离之间的关联关系；基于关联关系和当前环境温度，获取单模光纤中某一传输距离上的光纤应变。
[0097]
根据现有技术中关于光纤应变的定义可知，布里渊频移信号的强度与光纤应变量之间呈线性关系，因此可以根据这一关系获得光纤应变的估计值。需要说明的是，为了采集不同光纤距离上的布里渊频移信号，可以采用脉冲飞行时间法来获得光纤距离与散射谱强
度的关联关系。
[0098]
作为一种或多种实施方式，第一参量为环境数据，其数据格式为向量d1＝[α,β,γ,δ,∈]，式中，α为环境风速、β为环境风向、γ为环境气压、δ为环境温度、∈为环境湿度；第二参量为光纤应变数据d2＝[λ，μ]，式中，λ为光纤应变的大小，μ为光纤应变的大小所对应的光纤应变位置。
[0099]
本实施例通过上述的技术方案经过解复用、解调和解码等步骤可以得到的相关参量包括环境数据和光纤应变数据两类。通过向量方式表示两个不同的参量。同时还可以采用现有技术中常用的一些智能算法，基于不同时间点上采集到的上述参量实现充分的运算，并求解出最优的输电线路运行维护方案。
[0100]
实施例二
[0101]
本公开实施例二介绍了一种输电线路多参量感知系统，用于实现实施例一中所介绍的输电线路多参量感知方法。
[0102]
如图3所示的一种输电线路多参量感知系统，包括一个变电站节点、一个或多个输电线路杆塔节点、以及节点之间的输电线路；其中，一个变电站节点与一个或多个输电线路杆塔节点之间顺序依次连接，输电线路由多个输电线路杆塔节点划分为多段，且第一载波、第二载波和第三载波在多段输电线路的每一段相应的单模光纤中实现传输。
[0103]
如图4所示的输电线路多参量感知系统中变电站节点的网络架构，变电站节点中包括主机、第一载波激光器、第二载波解调器、光纤应变监测单元和第二波分复用器；其中，第一载波激光器、第二载波解调器、光纤应变监测单元分别经过第二波分复用器的复用端口实现与单模光纤的连接；主机分别与第二载波解调器、光纤应变监测单元的输出端口连接；其中，第一载波激光器，可以发出1310nm的载波，并通过第二波分复用的一个端口传输至单模光纤中，光纤应变监测单元也可以发出1550nm的载波。而第二载波解调器则接收来自杆塔的传感监测装置的第三载波信号，同时光纤应变监测单元也可以背向采集发生了频移的第二载波。
[0104]
需要说明的是，由于实施例一中记载了每个杆塔上的第一和第二波分复用器，其中第一波分复用器的作用是对上行数据进行解复用，对下行数据进行复用。而第二波分复用器，则是对上行数据进行复用，同时对于下行数据进行解复用的。因此，根据波分复用器的实际功能，本实施例将位于变电站中或变电站所在的杆塔上的波分复用器也称为第二波分复用器。在变电站本地机房，或是变电站本地杆塔上则不具备第一波分复用器。类似的，位于输电线路最末端的一个杆塔上也不具备第二波分复用器，或该复用器在本实施例中不具备实际的应用意义。
[0105]
如图5所示的输电线路多参量感知系统中光纤应变监测单元，光纤应变监测单元包括窄线宽激光器、第一耦合器、第二耦合器、脉冲调制单元、扰频器、第一掺铒光纤放大器、第二掺铒光纤放大器、光环形器、光探测器、微波扫频器；其中，窄线宽激光器生成激光并通过第一耦合器分别输入至脉冲调制单元和扰频器中；脉冲调制单元通过第一掺铒光纤放大器和光环形器将放大后的激光输入至单模光纤中；光环形器接收的单模光纤的背向频移信号通过第二掺铒光纤放大器后，与扰频器的输出激光一同经过第二耦合器被光探测器接收，并被转发至微波扫频器中；微波扫频器与变电站节点中的主机连接。
[0106]
可以理解的是，光纤应变监测单元中，光环形器使得设备能够发出放大后的
1550nm激光，并接收返回的散射光谱。第一耦合器、扰频器能够产生相关光，从而对散射光谱实现解调。通过光探测器和微波扫频器，本实施例可充分获得一定波段范围内的布里渊散射光谱。
[0107]
如图6所示的输电线路多参量感知系统中输电线路杆塔节点的网络架构，输电线路杆塔节点中包括第一波分复用器、第二波分复用器、分光器、耦合器和传感监测装置；其中，第一波分复用器接收上一节点单模光纤的输入后，分别将第一载波输入至分光器，将第二载波输入至波分复用器中；分光器的输出端分别与传感监测装置的输入端和第二波分复用器连接，实现本地节点输入信号与下一节点输入信号之间的分光；第二波分复用器将第二载波和分光后的第一载波复用输出至下一节点，同时接收下一节点单模光纤的输入后，将第三载波和第二载波的背向频移信号输入至耦合器；耦合器的输入端分别与传感监测装置的输出端和第二波分复用器连接，实现本地节点输出信号与下一节点输出信号之间的耦合，耦合器的输出端与第一波分复用器连接，将耦合信号通过所述第一波分复用器输出至上一节点。
[0108]
可以理解的是，本实施例中的杆塔节点通过分光器和传感监测装置实现本地信号的收发，并通过分光器的另一个端口实现信号的接续。
[0109]
实施例三
[0110]
本公开实施例三介绍了一种输电线路多参量感知系统。
[0111]
如图7所示的一种输电线路多参量感知系统，包括：
[0112]
获取模块，用于获取变电站节点的第一载波和第二载波；
[0113]
提取模块，用于提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；
[0114]
感知模块，用于提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；
[0115]
联合模块，用于联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息；
[0116]
其中，所述第一载波、所述第二载波和所述第三载波均通过单模光纤传输；所述第一载波和所述第二载波的传输方向一致，且与第三载波的传输方向相反。
[0117]
详细步骤与实施例一提供的输电线路多参量感知方法相同，在此不再赘述。
[0118]
实施例四
[0119]
本公开实施例四提供了一种计算机可读存储介质。
[0120]
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的输电线路多参量感知方法中的步骤。
[0121]
详细步骤与实施例一提供的输电线路多参量感知方法相同，在此不再赘述。
[0122]
实施例五
[0123]
本公开实施例五提供了一种电子设备。
[0124]
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的输电线路多参量感知方法中的步骤。
[0125]
详细步骤与实施例一提供的输电线路多参量感知方法相同，在此不再赘述。
[0126]
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。