一种海缆位置监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及位置监测技术领域，公开了一种海缆位置监测系统，包括分布式光纤振动主机、监测主机、探测光纤；分布式光纤振动主机包括光源、耦合模块、光探测器、滤波光路模块、数据处理模块；光源为相干光源，与耦合模块连接，耦合模块还分别与探测光纤、光探测器连接；光探测器还与滤波光路模块连接，滤波光路模块还与数据处理模块连接；监测主机包括计算及监测模块、显示模块，计算及监测模块与显示模块连接，还与数据处理模块连接；所述探测光纤与海缆连接。本实用新型的有益效果为：根据相干瑞利散射原理，对海缆光纤上的瑞利背向散射信号光程量进行分析、计算，得出海缆的具体位置；测量精度高，省时省工，推广前景广阔。
【专利说明】
一种海缆位置监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及位置监测技术领域，特别涉及一种海缆位置监测系统。
【背景技术】
[0002]海缆自埋设之日起，受地质迀移等自然环境因素或船只挖泥疏浚、起锚等人为因素影响，实际位置会有所变动，自身位置并不能一直持续在最初的铺设位置，这对海缆安全非常重要，因此需要对海缆位置进行监测。海缆位置监测包括海缆三维位置，包含经玮度和海缆埋深。
[0003]现有技术中确定海缆位置分为三种:
[0004]1、侧扫声呐。声呐发出信号遇到海底后返回到声呐中，返回的声呐由声能转换为电能，并且通过电缆向上传送到海面上的记录单元内。返回的时间不同，及传送的距离不同，且不同的返回时间，显示不同的灰度。每一条扫描线一条紧靠一条有序地排列起来形成一幅记录图像，显示海底的特征和位于海底面的目标;缺点是:声呐作业时对海面环境要求较高；主要靠识别出暴露于海底表面的海缆和海缆埋设沟痕确定海缆状况，对不暴露于海底，又没有海缆埋设沟痕的海底电缆，其应用受到限制。
[0005]2、多波束测量系统。多束波系统通过接受波束形成技术能够实现空间精确定向，利用回波信号的某些特征参量进行回波时延监测以确定回波往返时间，从而确定斜距以获取精确地水深数据，根据水深变化判断海底电缆的敷设范围和海缆的尺寸，获得海缆的精确位置信息，并使用软件分析出海缆周围的情况。缺点是:无法监测不暴露于海底的海缆。
[0006]3、海洋磁力仪。海底电缆采用钢丝铠装，通电时会产生附加磁场向周围传播，利用海洋磁力仪的特质探头可以在海缆附近感知相应频率的电压信号。通过电磁感应进行算法模型搭建，就可算出海缆的位置。缺点是:磁力仪对金属磁场磁感反应极强，对电磁场信号反应较弱，宜受海底金属废弃物的影响。且在水深大于50米时，海洋磁力仪拖鱼无法下沉到有效电缆磁异常范围内，电缆磁力异常信号不明显。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于:针对现有技术中存在的难以确定海缆具体位置的问题，提供一种海缆位置监测系统。
[0008]本实用新型一种海缆位置监测系统，包括分布式光纤振动主机、监测主机、探测光纤；
[0009]所述分布式光纤振动主机包括光源、耦合模块、光探测器、滤波光路模块、数据处理模块，所述光源为相干光源，所述光源与所述耦合模块连接，所述耦合模块还分别与所述探测光纤、所述光探测器连接;所述光探测器还与所述滤波光路模块连接，所述滤波光路模块还与所述数据处理模块连接；
[0010]所述监测主机包括计算及监测模块、显示模块，所述计算及监测模块与所述显示模块连接;所述计算及监测模块还与所述数据处理模块连接；
[0011]所述探测光纤还与海缆连接。
[0012]进一步的，所述分布式光纤振动主机中的所述数据处理模块包括背景声场初始参照子模块、数据分析处理子模块;所述数据分析处理子模块分别与所述背景声场初始参照子模块、所述滤波光路模块、所述计算及监测模块连接。
[0013]进一步的，所述探测光纤为海缆单模光纤。
[0014]进一步的，所述检测主机为PC机。
[0015]本实用新型的有益效果为:基于光纤传感技术的海缆位置监测系统，根据相干瑞利散射原理，对海缆光纤上的瑞利背向散射信号光程量进行分析、计算，得出海缆的具体位置;测量精度高，省时省工，推广前景广阔。
【附图说明】
[0016]图1所示为本实用新型一种海缆位置监测系统结构示意图。
[0017]图2所示为海缆位置监测流程示意图。
[0018]图中:1_分布式光纤振动主机、2-监测主机、3-探测光纤、4-海缆、11-光源、12-耦合模块、13-光探测器、14-滤波光路模块、15-数据处理模块、21-计算及监测模块、22-显示模块。
【具体实施方式】
[0019]下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
[0020]如图1所示，本实用新型一种海缆位置监测系统，包括分布式光纤振动主机1、监测主机2、探测光纤3;
[0021 ]所述分布式光纤振动主机I包括光源11、親合模块12、光探测器13、滤波光路模块14、数据处理模块15，所述光源11为相干光源，所述光源11与所述耦合模块12连接，所述耦合模块12还分别与所述探测光纤3、所述光探测器13连接;所述光探测器13还与所述滤波光路模块14连接，所述滤波光路模块14还与所述数据处理模块15连接；
[0022]所述探测光纤3还与海缆4连接。
[0023]所述监测主机2包括计算及监测模块21、显示模块22，所述计算及监测模块21与所述显示模块连接22;所述计算及监测模块21还与所述数据处理模块15连接。
[0024]所述分布式光纤振动主机I中的所述数据处理模块15包括背景声场初始参照子模块、数据分析处理子模块;所述数据分析处理子模块分别与所述背景声场初始参照子模块、所述滤波光路模块14、所述计算及监测模块21连接。
[0025]所述探测光纤3可采用海缆单模光纤。
[0026]本实用新型实施例海缆位置监测系统，基于相干瑞利散射，将海缆4中光纤作为分布式光纤传感器，光源11通过探测光纤3向海缆4光纤注入光脉冲，通过耦合模块12、光探测器13、滤波光路模块14接收光纤中的背向散射信号，并由数据处理模块15对探测光纤上的分布振动信号进行分析、处理，光源11为相干光源，背向散射信号取瑞利散射信号。由于光源11具有良好的相干特性，在光纤上任一点的瑞利散射也具有相干特性，并仅与本地光纤局部光程变化有关，因此接收端通过逐点或逐个探测单元分析相关瑞利散射的强度及相位差，进而获得对应光纤的光程变化，而光程变化与振动量具有程线性的对应关系。监测主机2可以采用PC机，运行计算和监测进程，提供监测视图，显示在显示模块22上。
[0027]在使用中，海缆4位置的确定包括海缆4经玮度的确定和海缆4深度的确定。
[0028]1、海缆4经玮度的确定
[0029]本实施例所用探测光纤3为海缆4中自带光纤，当埋设海缆4上方的海面附近有船只经过时，海缆4光纤中的瑞利背向散射信号光程量受船舶发动机振动影响会产生变化，且随船只接近会由小渐大，当船只行驶到海缆4正上方时振动量达到最大，所探测的光程量变化信号最强，此时可认定船只正下方即为海缆，据此确定海缆4的水平位置，又船只本身的经玮度可由船得知，即为此点海缆4的经玮度。以此类推，可得到海缆4所有点经玮度，这样，整条海缆4经玮度测出。
[0030]2、海缆4深度的确定
[0031]海缆4敷设完成时，海缆4位置尚未受长时间外因而改变，可认为是达到了预期敷设深度及位置要求，此时深度确定，为已知。将监测设备接入，依靠海缆4中的光纤传感器可以得到海缆4最初位置的背景声场(即振动量)，来作为初始参照。在长期外因改变过程中，海缆4随海底洋流暗涌冲刷埋深发生改变时，其背景声场就会有所改变，海缆4中光纤传感器受到的影响就会发生变化。此时依靠算法模式识别，不同的深度对应不同的背景声场，与最初的背景声场进行对比，从而可对海缆4埋深进行实时监测。
[0032]本算法的依据:
[0033](I)实验室中模拟海缆4所在环境，主动改变海缆4深度，得到不同深度时的光纤传感器数据，从而可得出算法；
[0034](2)在实际海缆4路由中选取一条海缆4接入本实用新型实施例提出的探测系统，用水下机器人或者其他探测装置探测某段由低到高海缆4的实际埋深，记录过程中海缆4光纤传感器相对应的背景声场变化，从而得出海缆4不同深度的算法;具体流程如图2所示。
[0035]本实用新型的有益效果为:基于光纤传感技术的海缆位置监测系统，根据相干瑞利散射原理，对海缆光纤上的瑞利背向散射信号光程量进行分析、计算，得出海缆的具体位置;测量精度高，省时省工，推广前景广阔。
[0036]本文虽然已经给出了本实用新型的一个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。
【主权项】
1.一种海缆位置监测系统，其特征在于，包括分布式光纤振动主机、监测主机、探测光纤； 所述分布式光纤振动主机包括光源、耦合模块、光探测器、滤波光路模块、数据处理模块，所述光源为相干光源，所述光源与所述耦合模块连接，所述耦合模块还分别与所述探测光纤、所述光探测器连接;所述光探测器还与所述滤波光路模块连接，所述滤波光路模块还与所述数据处理模块连接； 所述监测主机包括计算及监测模块、显示模块，所述计算及监测模块与所述显示模块连接;所述计算及监测模块还与所述数据处理模块连接； 所述探测光纤还与海缆连接。2.如权利要求1所述的海缆位置监测系统，其特征在于，所述探测光纤为海缆单模光纤。3.如权利要求1或2所述的海缆位置监测系统，其特征在于，所述检测主机为PC机。
【文档编号】G01B11/00GK205664780SQ201620055630
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】谭明, 刘岳超, 陈厚合, 马煜, 张波, 李文斌, 陈勤勤, 蔡新玮, 李璐
【申请人】江苏欧讯能源科技有限公司