光纤传能系统及方法与流程

本发明涉及光纤传能，具体涉及光纤传能系统及方法。

背景技术：

1、光纤传感技术是一种利用光纤作为传感元件的先进技术，可以实现对环境参数变化的高灵敏度、高精度、远距离的监测和测量，光纤传感技术的应用领域非常广泛，其中光纤传能系统是其重要的一个应用方向，光纤传感技术的背景可追溯到20世纪70年代，最初主要用于通信领域，随着技术的不断发展，人们开始发现光纤具有优越的传感性能，因此逐渐将其引入传感领域，光纤传感技术基于光学原理，通过测量光信号在光纤中的变化来实现对各种物理量的检测；

2、光纤传能系统是光纤传感技术的一个重要分支，其基本原理是通过将光纤作为能量传输的介质，实现对能量的传输和控制，这种系统可以应用于多个领域，包括能源传输、光学通信、医学、环境监测等。

3、现有技术存在以下不足：

4、1、传统传能系统通常采用固定的参数配置，无法根据环境的变化进行实时调整，这样的设计在面对复杂、动态的工作环境时可能导致性能不佳或不稳定；

5、2、在传统传能系统中，如果传能系统参数固定，而环境发生变化或存在异常情况时，传能系统可能无法迅速作出调整，性能下降或传能系统不稳定，导致数据的不准确性或者传能系统的失效。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供光纤传能系统及方法，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：光纤传能方法，所述传能方法包括以下步骤：

3、s1：从光纤传感器中采集实时数据，并对采集到的实时数据进行预处理；

4、s2：从处理后的实时数据中提取特征数据，对特征数据进行实时监测和分析；

5、s3：根据分析结果，自适应地调整传能系统的参数，包括调整光源的强度、调整探测器的灵敏度、优化信号处理算法；

6、s4：基于实时通信和控制机制将自适应调整的参数返回到传能系统中；

7、s5：基于实时数据和分析结果，建立环境数学模型，通过环境数学模型分析传能系统与环境之间的关系，并生成相应的决策建议。

8、在一个优选的实施方式中，步骤s2中，对特征数据进行实时监测和分析包括以下步骤：

9、获取光纤传能系统环境的相位偏差指数、光强稳定系数以及挠曲下降速率；

10、将相位偏差指数、光强稳定系数以及挠曲下降速率分别标记为xwc、gqw、lqx：

11、将标记好的相位偏差指数、光强稳定系数以及挠曲下降速率综合计算获取环境系数hjx，计算表达式为：式中，cqw为光强稳定系数，xwc为相位偏差指数，lqx为挠曲下降速率，α、β、γ分别为光强稳定系数、相位偏差指数、挠曲下降速率的比例系数，且α、β、γ均大于0。

12、在一个优选的实施方式中，将获取的环境系数hjx值与预设的异常阈值进行对比，若环境系数hjx值大于等于异常阈值，分析光纤传能系统的环境变化稳定，且不存在异常，若环境系数hjx值小于异常阈值，分析光纤传能系统的环境变化不稳定，且存在异常。

13、在一个优选的实施方式中，所述光强稳定系数的计算表达式为：式中，g(t)为光纤实时光强，[tx，ty]为环境温湿度稳定的时段，[ti，tj]为光纤损耗预警的时段。

14、在一个优选的实施方式中，所述相位偏差指数的计算表达式为：式中，n是相位数据的总数，是第i个相位数据点，是相位数据的均值。

15、在一个优选的实施方式中，所述挠曲下降速率通常用于描述在光纤传感器中，当光纤发生弯曲或挠曲时，光强的下降速率，计算表达式为：式中，δi是光强的变化量，δt是时间变化量。

16、在一个优选的实施方式中，步骤s2中，从处理后的实时数据中提取特征数据包括以下步骤；

17、通过时域分析提取实时数据的统计特征，使用频域分析方法将时域数据转换为频域表示；

18、分析波形形状，提取有关波形的特征；

19、结合时域和频域分析，采用时频域分析方法分析实时数据的时间和频率特性，识别实时数据中的峰值；

20、通过在特定频带内的局部能量来提取有关数据振幅的信息。

21、在一个优选的实施方式中，步骤s1中，对采集到的实时数据进行预处理包括以下步骤：

22、使用数字滤波器去除采集到实时数据中的噪声，使用低通滤波器消除不需要的频率成分；

23、使用中值滤波技术对数据进行平滑处理，采用插值法进行数据修复；

24、使用参考数据对实时数据进行校准，设置不同若干传感器实时数据的时间戳同步。

25、在一个优选的实施方式中，步骤s1中，从光纤传感器中采集实时数据包括以下步骤：

26、启动光纤传感器进行初始化操作，将数据采集设备连接到光纤传感器；

27、数据采集设备记录和处理光纤传感器的输出，配置数据采集设备的参数；

28、在运行时，通过模数转换器从光纤传感器中读取实时数据，包括光强、相位、频率信号，将采集到的实时数据进行存储。

29、本发明还提供光纤传能系统，包括数据采集模块、预处理模块、特征提取模块、分析模块、调整模块、控制模块、模型建立模块：

30、数据采集模块：从光纤传感器中采集实时数据；

31、预处理模块：对采集到的实时数据进行预处理；

32、特征提取模块：从处理后的实时数据中提取特征数据；

33、分析模块：对特征数据进行实时监测和分析；

34、调整模块：根据分析结果，自适应地调整传能系统的参数；

35、控制模块：将自适应调整的参数返回到传能系统中；

36、模型建立模块：基于实时数据和分析结果，建立环境数学模型，通过环境数学模型分析传能系统与环境之间的关系，并生成相应的决策建议。

37、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

38、本发明通过从处理后的实时数据中提取有用的特征，这些特征可以反映环境参数的变化，特征提取的方法可以包括时域分析、频域分析等，对特征数据进行实时监测和分析，以检测环境变化、异常或其他需要调整的情况，根据分析结果，自适应地调整传能系统的参数，这可能包括调整光源的强度、调整探测器的灵敏度、优化信号处理算法等，将自适应调整的参数返回到传能系统中，确保传能系统在实时操作中保持最佳性能，需要实时通信和控制机制。该传能方法通过自适应调整系统参数，可以使传能系统在不同的工作条件下保持最佳性能，有助于维持系统在不同工作环境下的稳定性，防止因环境变化引起的系统性能波动或不稳定。

技术特征：

1.光纤传能方法，其特征在于：所述传能方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的光纤传能方法，其特征在于：步骤s2中，对特征数据进行实时监测和分析包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的光纤传能方法，其特征在于：将获取的环境系数hjx值与预设的异常阈值进行对比，若环境系数hjx值大于等于异常阈值，分析光纤传能系统的环境变化稳定，且不存在异常，若环境系数hjx值小于异常阈值，分析光纤传能系统的环境变化不稳定，且存在异常。

4.根据权利要求3所述的光纤传能方法，其特征在于：所述光强稳定系数的计算表达式为：式中，g(t)为光纤实时光强，[tx，ty]为环境温湿度稳定的时段，[ti，tj]为光纤损耗预警的时段。

5.根据权利要求4所述的光纤传能方法，其特征在于：所述相位偏差指数的计算表达式为：式中，n是相位数据的总数，是第i个相位数据点，是相位数据的均值。

6.根据权利要求5所述的光纤传能方法，其特征在于：所述挠曲下降速率通常用于描述在光纤传感器中，当光纤发生弯曲或挠曲时，光强的下降速率，计算表达式为：式中，δi是光强的变化量，δt是时间变化量。

7.根据权利要求6所述的光纤传能方法，其特征在于：步骤s2中，从处理后的实时数据中提取特征数据包括以下步骤；

8.根据权利要求7所述的光纤传能方法，其特征在于：步骤s1中，对采集到的实时数据进行预处理包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的光纤传能方法，其特征在于：步骤s1中，从光纤传感器中采集实时数据包括以下步骤：

10.光纤传能系统，用于实现权利要求1-9任一项所述的传能方法，其特征在于：包括数据采集模块、预处理模块、特征提取模块、分析模块、调整模块、控制模块、模型建立模块：

技术总结
本发明公开了光纤传能系统及方法，涉及光纤传能技术领域，通过从处理后的实时数据中提取有用的特征，对特征数据进行实时监测和分析，以检测环境变化、异常或其他需要调整的情况，根据分析结果，自适应地调整传能系统的参数，这可能包括调整光源的强度、调整探测器的灵敏度、优化信号处理算法等，将自适应调整的参数返回到传能系统中，确保传能系统在实时操作中保持最佳性能，需要实时通信和控制机制。该传能方法通过自适应调整系统参数，可以使传能系统在不同的工作条件下保持最佳性能，有助于维持系统在不同工作环境下的稳定性，防止因环境变化引起的系统性能波动或不稳定。

技术研发人员：肖子洋,邱日轩,郑锦坤,刘强,李路明,李健
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17