光缆管道监测方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光缆管道监测方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着城市建设的不断发展，电缆作为输送电力的载体以及光缆作为电力通信的载体，在各大城市地下管道中形成了错综复杂的地下供电和通信分布网。由于电力光缆管道内安装的电缆、光缆数量大、且其分布范围广，而管道常常处于本身恶劣的环境之中（如雨淋、污水淤泥、沟道失火、道路及其他管线施工等），为保障正常的通信不被中断，需要对管道内电力光缆进行实时监控、巡检和维护。
3.现今，通过采用光纤传感技术，将管道光缆中的光纤作为传感器，利用光纤来感知环境中的温度、应变、振动等环境因素，生成相应的探测光信号，并对探测光信号进行解析来得到相应监控结果，但是由于不同的环境因素应用的光纤传感系统原理不尽相同，监测内容较为单一，且光纤传感监控的处理流程较多和复杂，难以形成一个统一的监测系统对整个管道光缆进行实时监测，以致光缆管道监测的效率大大降低。即现有的管道光缆系统的监测效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于解决现有的管道光缆系统的监测效率较低的问题。
5.本发明第一方面提供了一种光缆管道监测方法，应用于光缆管道监测系统，所述光缆管道监测系统包括集成监测主机，以及与所述监测主机通信连接的管道管理平台，所述集成监测主机部署有多个不同解调类型的环境监测单元，所述光缆管道监测方法包括：通过所述集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集所述目标光缆中所述脉冲光信号受到所述光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将所述后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将所述监测信号发送至所述管道管理平台；通过所述管道管理平台，计算所述监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于所述光缆管道的敷设特征属性，分别计算各所述特征参量的预警值，以及基于所述预警值，生成所述光缆管道的监测预警信息。
6.可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述通过所述集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，包括：通过所述集成监测主机对预设光缆管道监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；对所述连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将所述脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中。
7.可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述将所述后向散射光按照预
设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，包括：确定所述集成监测主机所监测的多个基准状态量，并将各所述基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；基于所述第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；基于所述第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光。
8.可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述第一状态量集包括传输损耗、第一振动和温度，所述基于所述第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光，包括：基于所述传输损耗状态、所述第一振动状态和所述温度状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路传输损耗光路的散射光、一路温度光路的散射光和一路第一振动光路的散射光；采用所述本振光信号分别对温度光路的散射光及第一振动光路的散射光进行光学信号耦合，对应得到第一耦合散射光和第二耦合散射光；对所述第一耦合散射光和所述第二耦合散射光进行光学滤波，并从光学滤波后的第一耦合散射光选取预设高频段的散射光作为所述温度光路最终的散射光、以及从光学滤波后的第二耦合散射光选取预设低频段的散射光作为所述第一振动光路最终的散射光。
9.可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述环境监测单元包括传输损耗监测单元、第一振动监测单元和温度监测单元，所述监测信号包括传输损耗信号、第一振动信号和温度信号，所述在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，包括：通过所述传输损耗监测单元对所述传输损耗光路的散射光进行光电转换和锁相解调，得到正交分量信号和同相分量信号，并对所述正交分量信号和同相分量信号进行信号补偿，得到传输损耗信号；通过所述第一振动监测单元对所述第一振动光路最终的散射光进行光电转换，得到高频电信号，并对所述高频电信号进行傅里叶变化和模数转换，得到第一振动信号；通过所述温度监测单元对所述温度光路最终的散射光进行光电转换和模数转换，得到初始数字信号，并对所述初始数字信号进行高频锁相，得到温度信号。
10.可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述第二状态量集包括第二振动和温度/应变，所述基于所述第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光，包括：基于所述第二振动状态和所述应变状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路第二振动的散射光和一路应变光路的散射光；采用所述本振光信号对应变光路的散射光进行光学混频，得到所述应变光路最终的散射光。
11.可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述环境监测单元包括第二振动监测单元和温度监测单元，所述监测信号包括第二振动信号和温度信号，所述在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，包括：通过所述第二振动监测单元对所述第二振动光路的散射光进行同相正交解调，得到两路正交相位差信号，并对所述两路正交相位差信号进行光电探测，得到第二振动信号；通过所述应变监测单元对所述应变光路最终的待解调散射光进行光电转换和模数转换，并对模数转换后的信号进行洛伦兹拟合，得到应变信号。
12.本发明第二方面提供了一种光缆管道监测装置，包括：信号分路模块，用于通过所
述集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集所述目标光缆中所述脉冲光信号受到所述光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将所述后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；信号解调模块，用于在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将所述监测信号发送至所述管道管理平台；监测分析模块，用于通过所述管道管理平台，计算所述监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于所述光缆管道的敷设特征属性，分别计算各所述特征参量的预警值，以及基于所述预警值，生成所述光缆管道的监测预警信息。
13.可选的，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述信号分路模块包括：激光耦合单元，用于通过所述集成监测主机对预设光缆管道监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；脉冲调制单元，用于对所述连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将所述脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中。
14.可选的，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述信号分路模块包括：状态确定单元，用于确定所述集成监测主机所监测的多个基准状态量，并将各所述基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；第一分路单元，用于基于所述第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；第二分路单元，用于基于所述第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光。
15.可选的，在本发明第二方面的第三种实现方式中，所述第一分路单元用于：基于所述传输损耗状态、所述第一振动状态和所述温度状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路传输损耗光路的散射光、一路温度光路的散射光和一路第一振动光路的散射光；采用所述本振光信号分别对温度光路的散射光及第一振动光路的散射光进行光学信号耦合，对应得到第一耦合散射光和第二耦合散射光；对所述第一耦合散射光和所述第二耦合散射光进行光学滤波，并从光学滤波后的第一耦合散射光选取预设高频段的散射光作为所述温度光路最终的散射光、以及从光学滤波后的第二耦合散射光选取预设低频段的散射光作为所述第一振动光路最终的散射光。
16.可选的，在本发明第二方面的第四种实现方式中，所述信号解调模块包括：第一解调单元，用于通过所述传输损耗监测单元对所述传输损耗光路的散射光进行光电转换和锁相解调，得到正交分量信号和同相分量信号，并对所述正交分量信号和同相分量信号进行信号补偿，得到传输损耗信号；第二解调单元，用于通过所述第一振动监测单元对所述第一振动光路最终的散射光进行光电转换，得到高频电信号，并对所述高频电信号进行傅里叶变化和模数转换，得到第一振动信号；第三解调单元，用于通过所述温度监测单元对所述温度光路最终的散射光进行光电转换和模数转换，得到初始数字信号，并对所述初始数字信号进行高频锁相，得到温度信号。
17.可选的，在本发明第二方面的第五种实现方式中，所述第二分路单元用于：基于所述第二振动状态和所述应变状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路第二振动的散射光和一路应变光路的散射光；采用所述本振光信号对应变光路的散射光进行光学混频，得到所述应变光路最终的散射光。
18.可选的，在本发明第二方面的第六种实现方式中，所述信号解调模块还包括：第四解调单元，用于通过所述第二振动监测单元对所述第二振动光路的散射光进行同相正交解调，得到两路正交相位差信号，并对所述两路正交相位差信号进行光电探测，得到第二振动信号；第五解调单元，用于通过所述应变监测单元对所述应变光路最终的待解调散射光进行光电转换和模数转换，并对模数转换后的信号进行洛伦兹拟合，得到应变信号。
19.本发明第三方面提供了一种光缆管道监测设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述光缆管道监测设备执行上述的光缆管道监测方法的各个步骤。
20.本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的光缆管道监测方法的各个步骤。
21.本发明提供的技术方案中，通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。相比于现有技术，通过发射相应的脉冲光信号至目标光缆中，利用集成监测主机采集多种环境状态量影响的后向散射光，进而对后向散射光进行光学分路得到对应散射方式的散射光，进而对利用各环境监测单元对对应的散射光进行光学解调，并对解调后的信号进行光缆管道监测分析，得到当前管道光缆的运行状态预警信息。通过利用一条光缆来实现对管道光缆中多种环境状态量的同时监测，提高了对现有管道光缆系统的监测效率。
附图说明
22.图1为本发明实施例中光缆管道监测方法的第一个实施例示意图；图2为本发明实施例中光缆管道监测方法的第二个实施例示意图；图3为本发明实施例中光缆管道监测方法的第三个实施例示意图；图4为本发明实施例中光缆管道监测装置的一个实施例示意图；图5为本发明实施例中光缆管道监测装置的另一个实施例示意图；图6为本发明实施例中光缆管道监测设备的一个实施例示意图。
具体实施方式
23.本发明实施例提供了一种光缆管道监测方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：该方法包括：通过发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元中按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测
信号以及发送至管道管理平台；通过计算出预设环境状态量组合的多个特征参量以及各特征参量的预警值，从而生成光缆管道的监测预警信息。本技术通过同时对多种监测参数的监测，提高了对现有管道光缆系统的监测效率。
24.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中光缆管道监测方法的第一个实施例包括：101、通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；本技术实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能（artificial intelligence，ai)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。
26.人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、机器人技术、生物识别技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。
27.本实施例中，本技术应用于光缆管道监测系统，这里的光缆管道，指的是相应电力管道、市政管廊、通信槽盒中敷设有单条光纤或者相应数量光缆的运行管道；其中光缆管道监测系统包括用于光缆管道运行状态监测的集成监测主机和管道管理平台，集成监测主机部署有多个不同解调类型的环境监测单元；这里的集成监测主机，指的是由相关脉冲发射单元和多个不同解调类型的环境监测单元和相应信号分路单元组成，能够产生相应的探测脉冲光信号，并对散射返回的脉冲光信号进行光学分路和对应环境状态量的信号进行解调处理，从而将对应的光缆探测解调信号传输至管道管理平台的集成式监测主机；这里的环境监测单元，指的是对管道运行环境中对应的不同环境状态量进行相应光散射信号进行解调，将射频频段的散射光信号解调对应基带频段的低频信号，从而后续实现对信号中相应状态量的提取，实现对管道光缆的运行状态的监测；这里的散射方式，指的是光在光缆传输时，由于光缆本身的性质（光纤组成石英石的纯度、光纤折射率等）的影响，部分传输光会发生散射现象，其中散射方式有瑞利散射、拉曼散射和布里渊时域散射等。通过集成监测主机发射相关的脉冲光信号至管道光缆中，同时实现对光缆中多种环境状态量的散射光的采集。此外，这里环境状态量是根据不同管道做对应的类型以及监控性质所决定当前所要检测的状态量参量，如电力管道需要监测管道环境中温度和振动的状态量破坏情况，通信管
道需要应变、振动等状态量变化信息。
28.在实际应用中，通过集成监测主机对预设光缆管道用于监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；进而对连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并利用集成监测主机中的环形器采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，进而确定集成监测主机所进行管道监测的多个基准状态量，并将各基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；基于第一状态量集，其中第一状态量集包括传输损耗、第一振动和温度，按照预设散射方式，利用本振光信号对后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；基于第二状态量集，其中，第二状态量集包括第二振动和温度/应变，按照预设散射方式，利用本振光信号对后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光，从而并将各路散射光传输至对应的环境监测单元中进行解调处理。
29.102、在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；本实施例中，这里的解调类型，指的是根据管道监测对应的环境状态量以及对应的散射方式，来确定对应状态量的散射光解调处理方式，例如传输损耗参数为瑞利散射的散射信号，利用otdr（optical time-domain reflectometer，光时域反射）技术进行解调处理；振动参数为瑞利散射的散射信号，利用φotdr（φoptical time domain reflectometer，相位敏感光时域反射仪）技术进行解调处理；温度参数为拉曼散射的散射信号，利用dts（distributed temperature sensing，分布式光纤测温系统）技术进行解调处理；应变参数为布里渊散射的散射信号，利用botdr（brillouin optical time domain reflector，布里渊时域反射）技术进行解调处理。通过对多种环境状态量进行解调处理，能过实现依次探测获取多种环境状态量的管道光缆对应的传输参数数据。
30.在实际应用中，当上述监测信号中包含有光缆管道的传输损耗信号、第一振动信号和温度信号时，通过传输损耗监测单元对光缆管道传输损耗光路的散射光进行光电转换和锁相解调，得到正交分量信号和同相分量信号，并对正交分量信号和同相分量信号进行信号补偿，得到光缆管道的传输损耗信号；通过第一振动监测单元对第一振动光路最终的散射光进行光电转换，得到高频电信号，并对高频电信号进行傅里叶变化和模数转换，得到第一振动信号；以及通过温度监测单元对光缆管道温度光路最终的散射光进行光电转换和模数转换，得到初始数字信号，并对初始数字信号进行高频锁相，得到光缆管道的温度信号。此外，当上述监测信号中包含有第二振动信号和应变信号（其中这里的应变信号可以为温度信号）时，通过第二振动监测单元对第二振动光路的散射光进行同相正交解调，得到两路正交相位差信号，并对两路正交相位差信号进行光电探测，得到第二振动信号；以及通过应变监测单元对光缆管道应变光路最终的待解调散射光进行光电转换和模数转换，并对模数转换后的信号进行洛伦兹拟合，得到光缆管道的应变信号。进而将上述各个环境状态量解调后的监测信号发送至管道管理平台中。
31.103、通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。
32.本实施例中，这里的管道监控平台，指的是对解调后的监测基带信号进行数据分析，并基于数据分析结果，依据相应管道光缆预警机制生成相应的预警信息，并将预警信息发送给对应的预警接收设备中。其中这里的管道管理平台与集成监测主机通过有线或者无线方式连接，本技术通过相关通信光缆连接，即通过以太网协议转换器将解调后的基带信号进行信号传输处理，并利用光传输设备和光传输网络将基带信号传输至管道管理平中进行数据分析处理；这里的特征参量，指的是光缆管道中脉冲光信号传输时的传输损耗值、损耗持续时间、反射值、信号跳变值和跳变点等传输影响参量信息；这里的敷设特征属性，指的是管道所处的敷设环境（如城市、郊区、埋藏深度、敷设、埋藏分布地点等）、管道自身性质（如管道厚度、管道用途、管道半径）和管道历史运行状态等特征信息。
33.在实际应用中，根据上述的多个环境状态量（如三合一监测的环境状态量（传输损耗、振动和温度）和二合一监测的环境状态量（振动和应变/温度））和对应解调的信号，对环境状态量进行组合，如对三合一监测的环境状态量组合为（传输损耗、振动、温度、传输损耗和振动、传输损耗和温度、振动和温度、传输损耗和振动和温度），对二合一监测的环境状态量（振动、应变/温度、振动和应变/温度）等等（可以基于对当前所要监测的换将状态量进行组合），进而通过管道管理平台，先计算出监测信号中各个环境状态量对应的特征向量，如管道传输损耗值、管道反射值、管道传输跳变值、跳变位置等，并依据上述的各个环境状态量组合成对应的特征组合向量信息；进而基于特征组合向量对应的风险等级值，对各个组合的特征向量信息进行管道光纤监测等级值计算，如管道传输损耗值在100以上为等级4，管道传输损耗值在10-100为等级3，管道传输损耗值在1-10为等级2，管道传输损耗值在1以下为等级1，以对各种单一的特征向量进行风险评估，进而根据管道传输影响程度，对各种组合后的特征参量，依据管道传输影响程度对应的影响权重大小进行风险评估，如振动和温度在施工建筑区域，将振动作为主要影响状态量，以计算振动和温度的风险评估值；进而基于光缆管道的敷设特征属性，确定当前管道的各种特征属性，如电力管道（主要负责监控电力传输状态）、城市敷设管道、管道半径、电力管道的整体分布信息等，并匹配对应的特征属性的计算权重值，分别计算出各特征参量的预警值，如基于上述的振动和温度的风险评估值，将对应的风险评估值与该电力管道的计算权重值匹配后计算出最终的预警值，以及结合管道埋藏分布地点和对应振动点和温度值、传输损耗值，将振动地点和温度变化值与管道埋藏分布地点相结合，生成管道实时振动变化图、管道温度实时变化图和传输损耗变化图等；进而根据上述的预警值，与历史管道传输状态的预警数据值相匹配，得到当前电力管道传输预警状态，进而基于传输预警状态来生成相应的预警处理信息，从而将预警处理信息发送给对应的预警接收装置和预警人员，以实现对管道光缆传输状态的实时监测，并对存在的问题及时进行预警和处理。
34.本发明实施例中，通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测
预警信息。相比于现有技术，通过发射相应的脉冲光信号至目标光缆中，利用集成监测主机采集多种环境状态量影响的后向散射光，进而对后向散射光进行光学分路得到对应散射方式的散射光，进而对利用各环境监测单元对对应的散射光进行光学解调，并对解调后的信号进行光缆管道监测分析，得到当前管道光缆的运行状态预警信息。通过利用一条光缆来实现对管道光缆中多种环境状态量的同时监测，提高了对现有管道光缆系统的监测效率。
35.请参阅图2，本发明实施例中光缆管道监测方法的第二个实施例包括：201、通过集成监测主机对预设光缆管道监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；本实施例中，这里的激光信号，指的是集成监测主机原始基带发射信号；这里的信号耦合，指的是利用光耦合器将管道监测对应的信号进行耦合处理，得到多路所需的信号。
36.在实际应用中，通过集成监测主机中窄线宽光源产生对预设光缆管道监测的激光信号，进而利用1:9耦合器对激光信号进行耦合处理，得到光路信号比1:9的两路信号，即连续激光信号和本振光信号，两者比值为1:9。
37.202、对连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中；本实施例中，这里的脉冲调制，是将基带频段的信号调制至传输频段的高频信号，这里的功率放大，指的是将调制后信号功率放大至信号发射功率范围内。
38.在实际应用中，通过对输入的连续激光信号调制为脉冲光信号，同时把光信号的频率提高200mhz，并对调制后的脉冲光信号进行功率放大，并输出给发射接收合路，利用发射接收合路将功率放大后的脉冲光信号发射至目标光缆中，从而采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光。
39.203、确定集成监测主机所监测的多个基准状态量，并将各基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；本实施例中，这里的第一状态量集，包括传输损耗、第一振动和温度；这里的第二状态量集，包括第二振动和温度/应变。此外还可根据实际监测需求，对不同的环境状态量进行组合，以实现利用一个集成监测主机对多种环境状态量的监测和预警。
40.在实际应用中，通过确定当前集成监测主机所进行光缆管道监测的环境状态量，来生成本技术三合一监测的第一状态量集和二合一监测的第二状态量集。
41.204、基于第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用本振光信号对后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；本实施例中，通过基于传输损耗状态、第一振动状态和温度状态，按照预设散射方式，对后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路传输损耗光路的散射光、一路温度光路的散射光和一路第一振动光路的散射光；进而采用本振光信号分别对温度光路的散射光及第一振动光路的散射光进行光学信号耦合，对应得到第一耦合散射光和第二耦合散射光；从而对第一耦合散射光和第二耦合散射光进行光学滤波，并从光学滤波后的第一耦合散射光选取预设高频段的散射光作为温度光路最终的散射光、以及从光学滤波后的第二耦合散射光选取预设低频段的散射光作为第一振动光路最终的散射光，最终得到三路散射光信号。
42.205、基于第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用本振光信号对后向散射
光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光；本实施例中，通过基于第二振动状态和应变状态，按照预设散射方式，对后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路第二振动的散射光和一路应变光路的散射光；进而采用本振光信号对应变光路的散射光进行光学混频，得到应变光路最终的散射光，最终得到三路散射光信号。
43.206、在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；207、通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。
44.本发明实施例中，通过集成监测主机对预设光缆管道监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；对连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中；确定集成监测主机所监测的多个基准状态量，并将各基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；基于第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用本振光信号对后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；基于第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用本振光信号对后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光。相比于现有技术，本技术通过集成监测主机发射对应脉冲光信号至目标光缆中，进而在采集对应的脉冲光信号后，根据所要采集的环境状态集来对脉冲光信号进行分路处理，从而后续可以实现对不同状态量的信号分析。
45.请参阅图3，本发明实施例中光缆管道监测方法的第三个实施例包括：301、通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；302、通过传输损耗监测单元对传输损耗光路的散射光进行光电转换和锁相解调，得到正交分量信号和同相分量信号，并对正交分量信号和同相分量信号进行信号补偿，得到传输损耗信号；本实施例中，当分路信号对应的环境状态量为传输损耗参量时，通过传输损耗监测单元对传输损耗光路的散射光进行光电转换和混频，得到高频度的待解调电信号，进而对待解调电信号进行锁相处理，通过利用两双折射晶体厚度的不同使两路信号具有正交相位差，得到两路具有正交相位的正交分量信号和同相分量信号，进而对正交分量信号和同相分量信号对待解调的高频电信号进行信号补偿，得到管道监测环境中传输损耗信号。
46.303、通过第一振动监测单元对第一振动光路最终的散射光进行光电转换，得到高频电信号，并对高频电信号进行傅里叶变化和模数转换，得到第一振动信号；本实施例中，当分路信号对应的环境状态量为第一振动参量时，通过第一振动监测单元对第一振动光路的散射光进行光电转换和混频，得到高频电信号，进而对高频电信号极性傅里叶变化处理，得到时域连续的电信号进行模数采样，从而得到管道监测环境中第一振动信号。
47.304、通过温度监测单元对温度光路最终的散射光进行光电转换和模数转换，得到初始数字信号，并对初始数字信号进行高频锁相，得到温度信号；本实施例中，当分路信号对应的环境状态量为温度参量时，通过温度监测单元对温度光路的散射光进行光电转换和模数转换，得到高频段的初始数字信号，进而对初始数字信号进行高频锁相处理，依据强度信号对得到初始数字信号进行锁相处理，从而得到管道监测环境中信号强度变化的温度信号。
48.305、通过第二振动监测单元对第二振动光路的散射光进行同相正交解调，得到两路正交相位差信号，并对两路正交相位差信号进行光电探测，得到第二振动信号；本实施例中，当分路信号对应的环境状态量为第二振动时，通过第二振动监测单元对第二振动光路的散射光进行光电转换和混频，得到对应高频段的待解调电信号，进而对待解调电信号进行正交同相解调，得到两路正交解调信号，进而计算两路正交解调信号中同相分量信号和正交分量信号的子带相位和不平衡度增益，进而利用补偿算法子带相位和不平衡度增益对应的补偿参数，从而利用补偿参数对高频电信号进行信号补偿，得到第二振动信号。
49.306、通过应变监测单元对应变光路最终的待解调散射光进行光电转换和模数转换，并对模数转换后的信号进行洛伦兹拟合，得到应变信号；本实施例中，当分路信号对应的环境状态量为应变参量（其中这里的应变参量也可是温度参量）时，通过温度/应变监测单元对温度/应变光路的待解调散射光进行光电转换和模数转换，得到数字高频电信号，进而对数字高频电信号进行洛伦兹拟合，即将单参数或多参数洛伦兹函数拟合至数字高频电信号中，从而可以得到管道监测环境中布里渊散射信号中心频率对应的应变信号。
50.307、通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。
51.本发明实施例中，在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台。相比于现有技术，本技术通过利用各个环境状态量对应的环境监测单元，对对应的散射信号解调处理得到所需状态量的基带解调信号，以使后续实现对不同状态量参数数据的分析处理，同时得到管道光缆运行状态的多种参量和预警信息。
52.上面对本发明实施例中光缆管道监测方法进行了描述，下面对本发明实施例中光缆管道监测装置进行描述，请参阅图4，本发明实施例中光缆管道监测装置一个实施例包括：信号分路模块401，用于通过所述集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集所述目标光缆中所述脉冲光信号受到所述光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将所述后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；信号解调模块402，用于在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将所述监测信号发送至所述管道管理平台；
监测分析模块403，用于通过所述管道管理平台，计算所述监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于所述光缆管道的敷设特征属性，分别计算各所述特征参量的预警值，以及基于所述预警值，生成所述光缆管道的监测预警信息。
53.本发明实施例中，通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。相比于现有技术，通过发射相应的脉冲光信号至目标光缆中，利用集成监测主机采集多种环境状态量影响的后向散射光，进而对后向散射光进行光学分路得到对应散射方式的散射光，进而对利用各环境监测单元对对应的散射光进行光学解调，并对解调后的信号进行光缆管道监测分析，得到当前管道光缆的运行状态预警信息。通过利用一条光缆来实现对管道光缆中多种环境状态量的同时监测，提高了对现有管道光缆系统的监测效率。
54.请参阅图5，本发明实施例中光缆管道监测装置的另一个实施例包括：信号分路模块401，用于通过所述集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集所述目标光缆中所述脉冲光信号受到所述光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将所述后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；信号解调模块402，用于在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将所述监测信号发送至所述管道管理平台；监测分析模块403，用于通过所述管道管理平台，计算所述监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于所述光缆管道的敷设特征属性，分别计算各所述特征参量的预警值，以及基于所述预警值，生成所述光缆管道的监测预警信息。
55.进一步的，所述信号分路模块401包括：激光耦合单元4011，用于通过所述集成监测主机对预设光缆管道监测的激光信号进行信号耦合，得到两路预设比例的连续激光信号和本振光信号；脉冲调制单元4012，用于对所述连续激光信号进行脉冲调制和功率放大，得到光缆管道监测的脉冲光信号，并将所述脉冲光信号发射至敷设在光缆管道内的目标光缆中。
56.进一步的，所述信号分路模块401包括：状态确定单元4013，用于确定所述集成监测主机所监测的多个基准状态量，并将各所述基准状态量分为第一状态量集和第二状态量集；第一分路单元4014，用于基于所述第一状态量集，选取预设的第一散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及滤波，得到三路散射光；第二分路单元4015，用于基于所述第二状态量集，选取预设的第二散射方式，利用所述本振光信号对所述后向散射光进行光学干涉以及混频，得到两路散射光。
57.进一步的，所述第一分路单元4014用于：
基于所述传输损耗状态、所述第一振动状态和所述温度状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路传输损耗光路的散射光、一路温度光路的散射光和一路第一振动光路的散射光；采用所述本振光信号分别对温度光路的散射光及第一振动光路的散射光进行光学信号耦合，对应得到第一耦合散射光和第二耦合散射光；对所述第一耦合散射光和所述第二耦合散射光进行光学滤波，并从光学滤波后的第一耦合散射光选取预设高频段的散射光作为所述温度光路最终的散射光、以及从光学滤波后的第二耦合散射光选取预设低频段的散射光作为所述第一振动光路最终的散射光。
58.进一步的，所述第二分路单元4015用于：基于所述第二振动状态和所述应变状态，按照预设散射方式，对所述后向散射光进行光学分路耦合，对应得到一路第二振动的散射光和一路应变光路的散射光；采用所述本振光信号对应变光路的散射光进行光学混频，得到所述应变光路最终的散射光。
59.进一步的，所述信号解调模块402包括：第一解调单元4021，用于通过所述传输损耗监测单元对所述传输损耗光路的散射光进行光电转换和锁相解调，得到正交分量信号和同相分量信号，并对所述正交分量信号和同相分量信号进行信号补偿，得到传输损耗信号；第二解调单元4022，用于通过所述第一振动监测单元对所述第一振动光路最终的散射光进行光电转换，得到高频电信号，并对所述高频电信号进行傅里叶变化和模数转换，得到第一振动信号；第三解调单元4023，用于通过所述温度监测单元对所述温度光路最终的散射光进行光电转换和模数转换，得到初始数字信号，并对所述初始数字信号进行高频锁相，得到温度信号。
60.进一步的，所述信号解调模块402还包括：第四解调单元4024，用于通过所述第二振动监测单元对所述第二振动光路的散射光进行同相正交解调，得到两路正交相位差信号，并对所述两路正交相位差信号进行光电探测，得到第二振动信号；第五解调单元4025，用于通过所述应变监测单元对所述应变光路最终的待解调散射光进行光电转换和模数转换，并对模数转换后的信号进行洛伦兹拟合，得到应变信号。
61.本发明实施例中，通过集成监测主机发射脉冲光信号至敷设在光缆管道内的目标光缆中，并采集目标光缆中脉冲光信号受到光缆管道内多个环境状态量影响后反射的后向散射光，以及将后向散射光按照预设散射方式进行光分路处理，得到多路散射光，并将各路散射光传输至对应的环境监测单元；在各个环境监测单元按照对应解调类型对各路散射光进行解调，得到表示各个环境状态量的监测信号，并将监测信号发送至管道管理平台；通过管道管理平台，计算监测信号中对应预设环境状态量组合的多个特征参量，并基于光缆管道的敷设特征属性，分别计算各特征参量的预警值，以及基于预警值，生成光缆管道的监测预警信息。相比于现有技术，通过发射相应的脉冲光信号至目标光缆中，利用集成监测主机采集多种环境状态量影响的后向散射光，进而对后向散射光进行光学分路得到对应散射方式的散射光，进而对利用各环境监测单元对对应的散射光进行光学解调，并对解调后的信号进行光缆管道监测分析，得到当前管道光缆的运行状态预警信息。通过利用一条光缆来实现对管道光缆中多种环境状态量的同时监测，提高了对现有管道光缆系统的监测效率。
62.上面图4和图5从模块化功能实体的角度对本发明实施例中的光缆管道监测装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中光缆管道监测设备进行详细描述。
63.图6是本发明实施例提供的一种光缆管道监测设备的结构示意图，该光缆管道监测设备600可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器（central processing units，cpu）610（例如，一个或一个以上处理器）和存储器620，一个或一个以上存储应用程序633或数据632的存储介质630（例如一个或一个以上海量存储设备）。其中，存储器620和存储介质630可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质630的程序可以包括一个或一个以上模块（图示没标出），每个模块可以包括对光缆管道监测设备600中的一系列指令操作。更进一步地，处理器610可以设置为与存储介质630通信，在光缆管道监测设备600上执行存储介质630中的一系列指令操作。
64.光缆管道监测设备600还可以包括一个或一个以上电源640，一个或一个以上有线或无线网络接口650，一个或一个以上输入输出接口660，和/或，一个或一个以上操作系统631，例如windows serve，mac os x，unix，linux，freebsd等等。本领域技术人员可以理解，图6示出的光缆管道监测设备结构并不构成对光缆管道监测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
65.本发明还提供一种光缆管道监测设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行上述各实施例中的所述光缆管道监测方法的各个步骤。
66.本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述光缆管道监测方法的各个步骤。
67.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
68.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory， rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
69.本技术可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本技术可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布
式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
70.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。