一种多维度智能化光纤感知方法及系统与流程

本发明涉及光纤感知，具体涉及一种多维度智能化光纤感知方法及系统。

背景技术：

1、传统的光传感技术通常只使用单一参量对光纤外部环境进行测量和监控，例如利用瑞利散射技术感知外界振动对光纤的影响，或利用布里渊散射技术感知应力和温度对光纤的影响。

2、然而，在现实环境中，存在多个干扰源，且这些干扰源可能同时影响光纤的环境参数。因此，传统的光传感技术在存在多个干扰源的光纤环境下很难分辨出导致光缆监测参数变化的真实原因，或者无法确定各类干扰对结果的影响分布。这限制了光纤监测的准确性和可靠性，因此开发一种能够同时测量和监控光纤中多种环境参数的多维度智能化光纤感知方法及系统是必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种多维度智能化光纤感知方法及系统，克服了传统光传感技术只能测量单一参量的局限性。

2、一方面，本发明实施例提供一种多维度智能化光纤感知方法，包括：

3、获取光纤测量的综合原始数据，所述综合原始数据包括振动检测分支波形数据和温度-应力检测分支波形数据；

4、从所述振动检测分支波形数据中振动分量因子参数，根据所述振动分量因子参数获取振动值；

5、从所述温度-应力检测分支波形数据中提取温度-应力分量因子参数，根据所述温度-应力分量因子参数获取温度值和应力值；

6、根据所述振动值、温度值和应力值确定事故风险等级。

7、作为优选的，获取光纤测量的综合原始数据，包括：

8、使用φ-otdr测量模组获得光纤链路的振动数据波形；

9、使用b-otdr测量模组获取温度-应力数据波形。

10、作为优选的，从所述振动检测分支波形数据中提取振动分量因子参数，包括：

11、基于所述振动检测分支波形数据，利用拉曼放大器进行光功率优化，以提取振动分量因子参数。

12、作为优选的，利用拉曼放大器进行光功率优化，以提取振动分量因子参数的公式为：

13、

14、

15、式中，pp表示光功率，dz表示噪声功率，gr表示拉曼增益，pp表示第一振动分量因子参数，pr表示第二振动分量因子参数，ξ为常数，ωr表示拉曼角频率，ωs表示激光角频率，αp表示损耗系数，所述损耗系数根据光纤质量确定。

16、作为优选的，根据所述振动分量因子参数获取振动值，包括：

17、根据所述第一振动分量因子参数和所述第二振动分量因子参数获取振动值。

18、作为优选的，所述温度-应力分量因子参数包括布里渊频移和布里渊散射的功率。

19、作为优选的，根据所述温度-应力分量因子参数获取温度值和应力值的公式为：

20、vb＝vbo+cvtδt+cvεδε

21、pb＝pbo+cptδt+cpεδε

22、式中，vb表示布里渊频移，pb表示布里渊散射的功率，vbo表示参考温度、应力下的布里渊频移，pbo表示参考温度下的布里渊散射的功率，表示温度值，表示应力值，cvt、cvε表示分别布里渊频移的温度系数和应力系数，cpt、cpε分别表示布里渊功率的温度系数和应力系数。

23、另一方面，本发明提供一种多维度智能化光纤感知系统，包括：

24、数据获取模块，用于获取光纤测量的综合原始数据，所述综合原始数据包括振动检测分支波形数据和温度-应力检测分支波形数据；

25、第一分析模块，用于从所述振动检测分支波形数据中振动分量因子参数，根据所述振动分量因子参数获取振动值；

26、第二分析模块，用于从所述温度-应力检测分支波形数据中提取温度-应力分量因子参数，根据所述温度-应力分量因子参数获取温度值和应力值；

27、风险评估模块，用于根据所述振动值、温度值和应力值确定事故风险等级。

28、本发明的有益效果体现在：本发明提供了一种多维度智能化光纤感知方法及系统，所述方法包括获取光纤测量的综合原始数据，从这些数据中提取出振动分量因子参数、温度-应力分量因子参数，并根据这些参数获取相应的振动值、温度值和应力值。本发明通过综合利用φ-otdr和b-otdr技术，实现了应力值、温度值以及振动值的多维数据监测，克服了传统光传感技术只能测量单一参量的局限性，为故事风险等级判断提供了精准的数据支持，并且，仅使用一个光缆资源，大大节省了光缆资源占用。

技术特征：

1.一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，获取光纤测量的综合原始数据，包括：

3.根据权利要求1所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，从所述振动检测分支波形数据中提取振动分量因子参数，包括：

4.根据权利要求3所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，利用拉曼放大器进行光功率优化，以提取振动分量因子参数的公式为：

5.根据权利要求4所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，根据所述振动分量因子参数获取振动值，包括：

6.根据权利要求1所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，所述温度-应力分量因子参数包括布里渊频移和布里渊散射的功率。

7.根据权利要求6所述的一种多维度智能化光纤感知方法，其特征在于，根据所述温度-应力分量因子参数获取温度值和应力值的公式为：

8.一种多维度智能化光纤感知系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种多维度智能化光纤感知方法及系统，涉及光纤感知技术领域，所述方法包括获取光纤测量的综合原始数据，从这些数据中提取出振动分量因子参数、温度‑应力分量因子参数，并根据这些参数获取相应的振动值、温度值和应力值。本发明通过综合利用φ‑OTDR和B‑OTDR技术，实现了应力值、温度值以及振动值的多维数据监测，克服了传统光传感技术只能测量单一参量的局限性，为故事风险等级判断提供了精准的数据支持，并且，仅使用一个光缆资源，大大节省了光缆资源占用。

技术研发人员：刘浩,杨剑,王新功,陈思,陈瑞栓,胡婧
受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24