CN102292622B

CN102292622B - 光纤分布式感测

Info

Publication number: CN102292622B
Application number: CN201080005251.9A
Authority: CN
Inventors: D.J.希尔; M.麦尤恩-金
Original assignee: Optasense Holdings Ltd
Current assignee: Optasense Holdings Ltd
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: AU2010317790A2; MY170488A; CA2780673C; EP2499465B1; GB0919899D0; CA2780673A1; EA028306B1; ES2675897T3; BR112012011223A2; EP2499465A2; TR201807987T4; WO2011058312A2; PL2499465T3; US20120230629A1; US9739645B2; EA201290304A1; AU2010317790A1; AU2010317790B2; BR112012011223B1; CN102292622A

Abstract

描述了一种分布式光纤感测的方法，其中使用电磁辐射来轮询光纤（104）；检测后向散射辐射；并且处理返回以提供针对光纤的多个纵向感测部分中的每个的测量信号（310）。该方法包括纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区（306a）并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区（306b）。不同感测功能可以包括检测不同关注事件。在一些实施例中，光纤的几何形状可以提供不同感测区（406a、406b）。

Description

光纤分布式感测

技术领域

本发明涉及光纤（fibre optic）分布式感测，并且特别地涉及光纤分布式声学感测。具体地，本发明涉及用于提供多个独立的感测功能的分布式声学感测的方法和装置。

背景技术

利用光纤（optical fibre）的各种传感器是已知的。许多这样的传感器依赖于光纤点传感器或离散反射地点诸如光纤（fibre）Bragg光栅等，其沿光纤的长度布置。可以分析来自离散点传感器或反射地点的返回以提供离散传感器或反射地点附近的温度、应变和/或振动的指示。

使用离散反射地点或光纤点传感器的这样的传感器需要特殊地制造包括传感器部分的光纤。此外，传感器在光纤内的分布是固定的。

全分布式光纤传感器也是已知的，其中使用来自光纤的连续长度的本征散射。这样的传感器允许使用没有故意引入的诸如光纤Bragg光栅等的反射地点的标准光纤线缆。可以从其检测到后向散射信号的整个光纤可以被用作传感器的部分。时分技术典型地用于将信号返回分为许多个时间段（time bin），其中每个时间段中的返回对应于光纤的不同部分。由于传感器选择完全遍布于整个光纤分布，因此这样的光纤传感器被称为分布式光纤传感器。如本说明书中使用的，术语分布式光纤传感器将指的是其中光纤自身构成传感器并且不依赖于特定点传感器或者故意引入的反射或干涉地点的存在的传感器，即本征光纤传感器。

各种类型的分布式光纤传感器或者分布式声学传感器（DAS）是已知的并且已被提出用在各种应用中。

美国专利第5,194,847号描述了用于入侵感测的分布式声学光纤传感器。使用没有任何点传感器或特定反射地点的连续光纤。将相干光发射到光纤中并且检测和分析在光纤内进行Rayleigh后向散射的任何光。时间段中的后向散射光的改变指示入射在光纤的相关部分上的声学或压力波。这样，可以检测光纤的任何部分处的声学扰动。

英国专利申请公布第2,442,745号描述了一种分布式声学光纤传感器系统，其中通过将多组脉冲调制的电磁波发射到标准光纤中来感测声学振动。组内的一个脉冲的频率不同于组中的另一脉冲的频率。在组中的脉冲之间的频率差异下对来自光纤内的本征反射地点的光的Rayleigh后向散射进行采样和解调。

美国专利第6,380,534号描述了一种分布式光纤应变和温度感测系统，其分析发射到光纤中的光的Brillouin后向散射频率分布以确定沿感测光纤的各个部分的温度和应变，该感测光纤可以嵌入在结构内。

WO02/057805描述了在包括监控油气工业中的流送管参数的各种应用中使用分布式光纤温度、应变和/或声学传感器。

因此分布式光纤感测提供了有用的和便利的感测解决方案，其可以以良好的空间分辨率监控长的光纤长度。例如，如可以用于监控管线的分布式光纤声学传感器可以用高达40km或更长的光纤中的10m长的感测部分来实现。显然这导致了4000个分隔的声学通道，这对于人类操作者而言将是非常难以监控的。即便通过对阈值以上的信号的自动化检测，数据量仍可能过大。

发明内容

本发明的目的在于提供用于分布式光纤感测的方法和装置，其减轻了上文提到的问题和/或增加了分布式光纤感测系统的实用性和/或灵活性。

因此根据本发明，提供了一种分布式感测的方法，其包括步骤：使用电磁辐射来轮询光纤；检测从光纤后向散射的电磁辐射；处理所述检测到的后向散射辐射以提供针对光纤的多个纵向感测部分中的每个的测量信号并且分析来自纵向感测部分的测量信号以检测关注事件，其中该方法包括分析纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区。

因此本发明的方法在分析段（analysis bin）中轮询光纤、检测后向散射辐射并且处理检测到的辐射，以提供对应于光纤的多个纵向感测部分的测量信号。该方法还处理测量信号以检测关注事件，即检测作为关注事件的特性的测量信号。本发明的方法进一步识别纵向感测部分的至少第一和第二子集以提供相应的第一和第二区，并且分析每个子集以提供不同的感测功能。这样，单个感测光纤可以用于在光纤的不同部分处提供多个不同的感测功能。如稍后将更详细解释的，这可以提高分布式光纤传感器的灵活性，减少错误警告并且向监控传感器系统的操作者提供更易理解的和更有意义的输出。

不同的感测功能可以包括检测不同的事件。因此可以分析来自第一区的测量信号以检测第一关注事件，并且可以分析来自第二区的信号以检测第二不同关注事件。

检测关注事件可以包括在来自光纤的一个或多个纵向感测部分的测量信号中识别事件的预定特性。例如，分布式光纤声学传感器可以将来自每个纵向感测部分或者相邻的纵向感测部分的组的测量信号（即检测到的声学信号）与关注事件的声学标记（signature）比较。如果测量的信号与特定关注事件的声学标记匹配，则这可以被视为检测到特定关注事件。

因此本发明的方法可以牵涉分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记并且分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

因此该方法允许使用一部分感测光纤来检测第一关注事件并且使用相同感测光纤的另一部分来检测第二关注事件。通过以该方式对感测光纤分区，可以提高检测的准确性并且更高效地处理所生成的信息量以提供更有意义和更简明的输出。

作为示例，假设分布式声学光纤传感器沿周界或边界部署，该周界或边界的一部分受诸如实心围墙的障碍物保护但是该周界或边界的一部分是完全开放的而没有物理障碍。传感器包括沿这两部分边界部署的单个光纤。传感器可以被布置为具有与光纤的在障碍物附近的部分对应的第一区以及与光纤的沿开放边界行进的部分对应的第二区。在第一区中可以监控测量信号以检测与障碍物的破坏或毁坏相关联的声学事件。可以监控第二区以检测地面车辆越过或接近周界的移动。因此，尽管传感器的两个区均可能正在执行声学感测，但是针对与第二区不同的声学事件来监控第一区。因此本发明的方法提供了可能适于特定环境的在光纤的不同部分处执行不同的感测功能的能力。

以这种方式监控和处理感测数据可以帮助操作者并且导致更有效和更可靠的系统监控。当检测到关注事件时，该方法可以包括生成警报，该警报可以是显示器上的图形警报、可听警告、可视警告、针对远程设备的消息发送（例如电子邮件或文本消息警报的发送）等中的一个或多个。因此系统的操作者可以仅对生成的警报做出响应。

在上文描述的示例中，假设周界的受障碍物保护的部分位于道路附近。处理来自整个光纤长度的测量信号以检测地面车辆可以导致来自光纤的该部分的许多检测。因此可能生成大量的警报，大多数所述警报将是错误警告。大量的错误警告可能耗用系统操作者的大量时间和/或潜在地掩盖真实警告的存在。然而本发明的方法允许仅针对与该区相关的关注事件监控每个区。因此仅生成针对相关关注事件的警报，其减轻了操作者的负担并且增加了将注意到警报并且遵照其行动的机会。

应当注意，包括每个区的光纤的纵向感测部分的子集不一定必须包括连续感测部分集合。因此第一区可以包括纵向感测部分的两个或更多个组，其中每个组内的感测部分是连续的但是这些组不是连续的。例如，返回到上文描述的示例，如果周界的开放部分在两侧均由周界的围墙部分所围绕，则第二区可以与光纤的沿周界的开放部分置放的那个部分对应，而第一区可以与光纤的剩余部分对应。因此第一区可以包括来自光纤在开放部分的任一侧的部分的纵向感测部分。可替选地，光纤可以被布置为具有与周界的第一围墙部分对应的第一区、与光纤的沿周界的开放部分的纵向感测部分对应的第二区以及与周界的其他围墙部分对应的第三区。可以监控第一和第三区以提供相同的感测功能——其中第二区提供不同的感测功能。本发明的方法因此可以包括识别不止两个区，每个区与纵向感测部分的不同子集相关。可能存在若干个不同的区，每个区具有不同的感测功能，尽管可以分析来自至少两个不同的区的测量信号以提供相同的感测功能。

感测功能可以包括检测不止一个关注事件。因此在第一区和第二区中提供不同的感测功能可以包括在第一区中检测第一关注事件集合并且在第二区中检测第二关注事件集合，其中第一事件集合与第二事件集合不同。第一和第二集合可以包括互斥的关注事件，但是在一些实施例中第一和第二事件集合可以包括一个或多个共同的关注事件。因此可以在第一和第二区两者中检测一个或多个共同的关注事件。通过在一个区中检测在另一区中未检测到的至少一个关注事件，在第一和第二区中提供不同的感测功能。

例如，再次返回到上文讨论的示例，光纤的第一区与周界的围墙部分对应并且关注事件集合可以包括围墙的毁坏。光纤的第二区与周界的开放部分对应并且要检测的事件集合包括地面车辆接近或越过周界。然而在这两个区中，检测关注事件可以包括检测与人的移动对应的特性。可能希望沿周界的整个长度监控攀爬围墙或者越过边界的开放部分的步行入侵者。

因此可能在不止一个区中检测相同的关注事件，但是第一和第二区之间的整体关注事件集合变化。

在一些实施例中，第二区的所有关注事件可以是与第一区共同的关注事件，但是第一区还检测至少一个另外的关注事件。换言之，第二区的感测功能可以包括检测许多关注事件中的任何关注事件。在第一区中也可以检测所有相同的关注事件，但是第一区还检测至少一个另外的关注事件。因此，返回相同示例，实际上可能希望检测车辆接近对应于第一区的周界的围墙部分。因此第一区的感测功能包括检测车辆、人或者对围墙的毁坏或破坏。对应于第二区的边界部分没有围墙并且因此不需要检测对围墙的破坏。因此第二感测功能包括检测地面车辆和人。

因此第一区的关注事件集合可以包括对于第二区不相关的至少一个关注事件。然而，如上文所述，在其中可能生成大量的错误或不需要的警告的区域中避免检测可能以其他方式成为关注事件的特定事件可以是有用的。

因此该方法可以包括将第二区布置为不检测在第一区中检测的至少一个关注事件。

例如考虑沿埋入管线的长度部署并且被布置为监控对管线的干扰的分布式光纤声学传感器。通常可以监控管线的整个长度以检测管线附近的车辆或人以及与管线附近的挖掘或挖隧道相关的任何特性。然而，在管线附近正进行一些真正的地面作业但是其不会对管线引起危险的情况下，可能希望停止检测与该附近的挖掘或挖隧道相关的特性以避免持续警告。因此该地面作业附近的光纤的纵向感测部分的子集可以被指定为一个区，比如说第二区，其中光纤的剩余感测部分构成第一区。在地面作业期间可以在第二区中禁止检测挖掘或挖隧道。这避免了持续警告的存在，尽管正确地识别了管线附近的挖掘但是已知其不会成为威胁。

因此该方法可以包括选择至少一个区的光纤的纵向感测部分的子集。该选择可以由操作者经由接口执行并且可以以许多方式执行。然而，便利地，光纤的至少一组连续的感测部分是用户限定的，并且该组或者每个组被分配给特定区。光纤的未被如此限定或分配的任何部分可以被自动地分配给缺省区。操作者可以通过在包括光纤的表示的图形用户接口上选择一部分光纤来选择组。

该方法还可以牵涉通过选择在该区中将检测的关注事件来将感测功能分配给至少一个区。这可以包括从缺省列表中取消选择特定事件。

在一些情况下，由操作者选择的感测部分的组可以重叠或者所选择的组可以是先前选择的组的子集。例如，可以选择第一组感测部分并且将其分配给第一关注事件集合。随后可以选择至少部分地与第一组重叠的第二组感测部分并且将其分配给第二关注事件集合。如果每个组的至少一些区域不重叠，则这限定了三个区，即与那些仅属于第一组的感测部分对应的第一区、与那些仅属于第二组的感测部分对应的第二区以及与那些属于这两个组的感测部分对应的第三区。第一区仅检测第一关注事件集合，第二区仅检测第二关注事件集合并且第三区检测来自这两个集合的关注事件。

所选择的第二组可以是导致一个区实际上成为另一区的子区的第一组的子集。

区的配置以及由每个区执行的感测功能可以由操作者设定。在一些实施例中，区的感测功能和/或激活或禁用可以基于限定的时间间隔而自动地变化。例如，如果分布式光纤声学传感器沿管线部署以监控对管线的干扰，但是正在沿一段管线进行计划的维护，则可以将相关的传感器部分设置为忽略挖掘活动的区。然而可以基于作业的预期时长而向该区给出固定时长寿命，其后该区将自动地回复到感测所有关注事件。这可以有助于防止在维护完成时漏掉区的存在而损失期望的感测功能。此外，在一些应用中，在有规律的时间上可能存在预期的声学扰动。例如，在白天期间预期的声学扰动可能变化为在夜间预期的那些声学扰动，并且因此可以将不同的区设定为在设定的时间上激活/禁用以在白天期间提供关于在夜间的不同监控。

应当注意，尽管本发明的方法可以检测，即识别和/或警告关注事件的发生，但是检测过程可以包括根据不关注的事件的特性或标记而对测量信号进行分类或归类。例如，可以存在特定区中可能发生的可能事件集合，并且关注事件集合可以是可能事件集合的子集。可以将来自相关区的测量信号与所有可能事件的特性比较以确定信号是否与任何特定事件匹配。与可能事件的特性接近匹配的信号可以被分类为由该事件生成。如果该特定事件是关注事件，则该方法检测到关注事件已发生并且可以生成适当的警报。如果该事件不是关注事件，则可以忽略这些信号，尽管可以记录分类结果以备未来分析。

例如，如上文所述，区可以被布置为不检测特定事件，诸如管线附近的挖掘或挖隧道，原因在于已知所讨论的事件正在该区附近发生。然而，在该情形中，仍可以将来自第二区的测量信号与所讨论的事件（即挖掘和挖隧道）的特性比较。如果测量信号被分类为表示挖掘或挖隧道，则它们可以被安全地忽略。通过将测量信号识别为由不关注的事件生成，可以减少因那些信号被误认为例如地面车辆接近的关注事件而生成错误警告的机会。

关注事件的取消选择，即设定区使得不检测该区的特定事件，表示了本发明的新颖方面。再者，在分析中使用不关注的事件的特性以便改进关注的事件的检测，表示了本发明的另一方面。

在一些实施例中，可能存在一些在一个区中可能发生的、不适合于另一区的事件，并且因此针对这些区的可能事件集合可能是不同的。例如，如果周界包括水体，则单个光纤可以埋入边界的地面部分并且还部署在水中。可以建立与光纤在地面中的部分对应的第一区并且第二区可以与光纤在水中的部分对应。第一区可以被布置为检测基于地面的入侵并且第二区可以监控经水（water borne）入侵，例如检测舷外马达等的信号特性。光纤在水内可以是不受约束的并且因此可能需要将由于光纤在水中的移动而将预期的各种测量信号分类为不关注信号。这些中的至少一些可能潜在地与针对光纤的基于地面的部分的关注事件的特性类似并且因此在该情形中对于第二区相关的事件可能对于第一区完全不相关。

第一和第二区的不同的感测功能还可以包括出于不同目的而监控来自这些区的信号。例如，尽管上文描述的示例通常涉及检测入侵者或干扰，但是分布式光纤传感器也可以用于状况监控。例如，光纤分布式声学传感器可以沿诸如油气管线的埋入管线的长度部署。如上文所述，至少部分光纤可以用于检测对管线的可能干扰。因此与管线附近的人或车辆的移动对应的、或者特别地与挖掘或挖隧道相关联的声学信号的检测可以包括待检测的关注事件。然而管线自身可以生成或传播可以用于状况监控的声学信号。如共同未决的专利申请PCT/GB2009/002058中描述的，可以使用例如由沿管线移动的压力脉冲或者移动通过管线的物体所生成的声学信号来给出管线的状况的指示。因此至少一个区的感测功能可以包括状况监控。状况监控可以包括将来自一个或多个纵向感测部分的测量信号与先前获取的测量信号比较以检测任何显著改变。状况监控中使用的测量信号可以响应于特定激励（比如说例如管线内的压力脉冲）而被获取，和/或可以包括在传感器的例行操作中获得的稳定状态测量信号。状况监控中使用的测量信号可以在一段时间上积分或平均或者以某种方式归一化，和/或可以将它们与先前获取的适当地平均或归一化的信号比较。

状况监控和关注事件检测可以在传感器的任何给定区中同时执行。可以分析来自相关区的测量信号以检测关注事件的特性并且还可以将其与至少一个先前获取的信号比较以检测任何显著改变。同时执行状况监控和关注事件检测的能力表示了本发明的另一方面。

当然，关注事件检测可以与状况监控相关，因为所监控的结构的突然故障或者迅速状况改变可能引起可以被检测为关注事件的关联的特性信号。例如，以管线监控为例，特定点处的管线的显著突然故障，诸如突然泄露的发作，可能生成特性信号。这可以被检测为关注事件。

其他感测功能可以包括物体跟踪、操作参数监控、地震监控等。

如上文所述，第一和第二区对应于光纤的纵向感测部分的第一和第二子集，并且在一些实施例中，操作者可以在使用中通过选择纵向感测部分的任何子集来限定区。然而，在一个实施例中，纵向感测部分的第一子集与光纤的具有第一物理布置的部分对应，而纵向感测部分的第二子集与光纤的具有第二不同物理布置的部分对应。换言之，第一和第二区包括具有不同物理布置的光纤部分，即光纤在第一区中以与第二区不同的方式部署。

该不同布置可以包括光纤的几何形状。光纤的几何形状部分地确定了光纤可以执行的感测功能。

光纤的几何形状可以被布置为在每个区中提供不同的有效空间分辨率。将理解，在通过脉冲辐射而轮询的分布式光纤传感器中，光纤的纵向感测部分的空间分辨率可以典型地取决于轮询脉冲的时长。例如在诸如GB2,442,745中描述的分布式声学光纤传感器中，纵向感测部分的空间长度是约12m。如果光纤被部署为使得光纤在数十米的长度上相对笔直，则将显然，传感器的有效空间分辨率将与纵向感测部分的空间分辨率相同，即光纤的12m长的纵向感测部分监控入射在一段12m长的环境上的声学信号。通过改变轮询辐射而可以改变传感器的空间分辨率，但是这可能对可以被监控的光纤长度有影响。

然而，如果光纤几何形状使得光纤被布置为弯曲或折叠的布置，例如具有螺旋的或盘绕的路径或者蜿蜒的路径，则与光纤的自然（native）空间分辨率相比，可以减少传感器的有效空间分辨率。例如，如果光纤被布置为使得12m长度的光纤包含在1m的地面部分中，则尽管光纤的纵向部分的长度是12m，但是每个这样的感测部分仅接收入射在1m的环境上的声学信号。因此关于该环境的传感器的有效空间分辨率将是1m。

因此第一区和第二区中的光纤的几何形状可以变化，以便在每个区中向传感器提供不同的有效空间分辨率。例如在第一区中，光纤可以被部署为通常笔直的或逐渐弯曲的布置（在数十米的长度尺度上）以提供如下传感器，其中该传感器的空间分辨率等于光纤的纵向感测部分的空间分辨率。在第二区中，光纤可以部署为盘绕或折叠类型的布置，使得传感器的有效空间分辨率更短。

因此第一和第二区中的不同感测功能可以包括在第一和第二区中以不同的有效空间分辨率进行感测。因此光纤可以被部署为具有沿光纤的一般路径变化以便提供具有不同有效空间分辨率的不同区的特定几何形状。为了提供具有不同有效空间分辨率的区而对分布式光纤传感器的光纤的布置表示了本发明的另一方面。

具有较短有效空间分辨率的部分可以定期地或不定期地与具有较长空间分辨率的部分散置以提供沿传感器长度具有基本空间分辨率的传感器，但是其中较短空间分辨率的部分沿传感器的长度设置。可替选地，光纤可以被布置为在其中期望较好的分辨率的某些点处给出较短空间分辨率。这样，可以实现空间灵敏度和整体长度之间的平衡。显然，盘绕或折叠光纤以缩短传感器的有效空间分辨率意味着将减少整个传感器的长度（对于给定长度的光纤）。

当通过将光纤布置为期望的几何形状来安装光纤时，可以确定光纤的几何形状。光纤典型地部署在光纤线缆内并且因此光纤线缆可以安装在盘绕或折叠的布置中。可替选地，光纤可以布置在具有沿线缆长度变化的几何形状的光纤线缆内，即一部分线缆可以包括盘绕的光纤布置，而另一部分包括沿线缆笔直行进的光纤。线缆自身随后可以被部署为相对笔直的路径——尽管线缆自身当然可以按照需要进一步盘绕或折叠。

在其中光纤的物理布置提供了不同有效空间分辨率的一些实施例中，来自纵向感测部分的第一子集的测量信号可以按与来自第二子集的测量信号相同的方式进行分析。这仍可以提供具有以第一有效空间分辨率的第一感测功能的第一区和具有以第二有效空间分辨率的第二感测功能的第二区。然而，在一些实施例中，纵向感测部分的第一和第二子集可以需要或允许不同的分析。有效空间分辨率的改变意味着在以较长空间分辨率的信号纵向感测部分中检测到的特性可在以较短空间分辨率的不止一个相邻的纵向感测部分中检测。因此可以在不同区中使用关注事件的不同特性。

此外或者可替选地，光纤的几何形状可以被布置为在至少一个区中提供另外的感测功能。例如，光纤可以被布置在一个区中以便允许确定光纤的扰动的入射方向。如技术人员将认识到的，诸如传播的声波的扰动可以由适当的分布式光纤传感器检测。然而使用沿相对笔直的路径布置的单个光纤，可能不能确定扰动的行进方向。因此在一个区中光纤几何形状可以被布置为允许确定扰动的入射方向。根据光纤的布置，入射方向可以在一维中（即扰动源自传感器的哪一侧）、在二维平面中或者在三维中确定。一个区中的光纤的几何形状可以被布置为使得扰动的幅值或强度可以被分解为其在二维或三维中的分量。

光纤几何形状还可以使得光纤盘绕回到其自身上，使得沿光纤的长度不相邻或者彼此分隔的光纤的不同部分却监控光纤被部署在其内的环境的基本上相同或相邻的部分。例如，考虑用作周界传感器的光纤分布式声学传感器。诸如40km长的长光纤长度可以以盘绕的布置围绕地点周界部署。例如，光纤可以被部署为形成外部围栏（fence）附近的第一环路、外部围栏和内部围墙之间的禁区（dead ground）内的第二环路以及内部围墙附近的第三环路。因此直接从外部围栏步行到内部围墙的人可以越过光纤的三个不同部分。因此该方法可以牵涉将光纤的不同部分识别为链接区，使得与在对应于禁区的链接区中的步行事件检测对应的区中的步行事件检测被解释为单个检测。以该方式链接该处理可以减少错误警告并且提高检测准确度（例如可以仅在两个链接区两者中都检测到时生成警告），而且还允许跟踪诸如声源移动的速度和方向的信息。

本发明的方法可以与各种分布式光纤传感器一起使用，但是在优选实施例中该传感器是分布式声学光纤传感器，即其中测量信号对应于声学信号的传感器。在本专利申请的背景下，所谓声学传感器是指可以检测光纤传感器的机械振动或者以相对高的频率入射在光纤上的压力波的传感器。分布式光纤声学传感器可以检测和处理作为测量信号的来自光纤的Rayleigh后向散射辐射。如GB2,442,745中描述的，该方法可以包括使用轮询辐射来对光纤进行轮询并且处理检测到的后向散射辐射。

因此分析各种区的测量信号以提供不同的感测功能的步骤优选地包括在每个区中使用相同类型的测量信号，即测量相同参数的测量信号。因此对于分布式光纤声学传感器，在每个区中分析包括例如Rayleigh后向散射辐射的声学信息的测量信号。因此本发明的方法可以在仅提供声学（即振动）感测的光纤传感器中提供不同的感测功能。

当然，在可以提供针对不止一个参数（例如应变和温度）的不同感测的光纤传感器中，该方法可以包括提供第一区中的一个或多个参数的第一感测功能以及第二区中的一个或多个参数的第二感测功能。

尽管在轮询光纤并且处理所获取的数据方面描述了该方法，但是不需要在光源和检测器的位置处理该数据。该数据可以被传送到远程位置用于处理。

因此在本发明的另一方面中，提供了一种处理来自分布式光纤传感器的数据的方法，其包括步骤：取得与检测到的已从光纤后向散射的电磁辐射对应的数据；处理所述数据以提供针对光纤的多个纵向感测部分中的每个的测量信号并且分析来自纵向感测部分的测量信号以检测关注事件，其中该方法包括分析纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区。

该处理方法可以利用上文关于本发明的第一方面所描述的所有实施例并且也受益于所有相同的优点。

本发明还涉及一种分布式光纤传感器，其具有提供不同感测功能的不同区。因此根据本发明的另一方面，提供了一种分布式光纤传感器装置，其包括：光纤；电磁辐射源，被配置为将电磁辐射发射到所述光纤中；检测器，用于检测从所述光纤后向散射的电磁辐射；以及处理器，被配置为：分析后向散射辐射以确定针对光纤的多个离散纵向感测部分的测量信号；其中分布式光纤传感器包括：具有第一感测功能的第一区，该第一区与所述纵向感测部分的第一子集对应；以及具有第二不同感测功能的至少第二区，该第二区与所述纵向感测部分的第二不同子集对应。

本发明的该方面的装置提供了所有相同的优点并且可以在上文参照本发明的其他方面所描述的所有相同的实施例中实现。

特别地，处理器可以被配置为分析纵向感测部分的所述第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的所述第一区并且分析纵向感测部分的至少所述第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少所述第二区。

不同的感测功能可以包括检测不同的关注事件。如上文所述，不同的感测功能可以包括检测第一区中的第一关注事件集合和第二区中的第二关注事件集合。第一和第二关注事件集合可以具有或可以不具有共同的一个或多个关注事件。第一关注事件集合可以是第二关注事件集合的子集，反之亦然。

处理器可以被配置为基于测量信号是否与一个或多个预定特性匹配来对测量信号进行分类。预定特性可以包括关注事件的特性。预定特性还可以包括并非关注事件的其他事件的特性。如上文针对通过使测量信号与包括当前不关注事件的可能事件的预定特性匹配的方法所描述的，传感器可以正确地识别那些由不关注的事件生成的信号，并且因此减少错误警告。

传感器装置优选地包括图形显示器。处理器可以被布置为当关注事件被检测到时在显示器上生成图形警报。图形警报可以包括在路径的相关部分处在光纤路径的表示上显示的警报。图形显示器可以与处理器共同安置和/或图形显示器可以包括用于远离处理器的传感器装置的控制站的部分。因此处理器可以被配置为将与纵向感测部分的测量信号对应的数据和/或所述测量信号的分析结果传送到一个或多个远程设备。例如处理器可以生成一个或多个警报信号。

该方法可以牵涉生成不同级别的警报和/或警告。警报级别可以基于检测到的事件类型、事件的时长、事件的强度、所确定的到事件的范围和/或事件源的移动而变化。例如，可以生成彩色编码警报，使得绿色警报简单地是确认检测的信息警报。棕黄色警报可以警告可能的威胁并且红色警报可以警告需要行动的威胁。较高级别的警报可以牵涉可听警告和/或生成例如针对响应团队的自动化消息。

便利地，该装置适于使得用户可以设定针对使用中的传感器装置的一个或多个区。在一个实施例中，该装置适于使得用户可以通过选择显示在图形显示器上的光纤的测量通道的图示或者光纤路径的图示的一部分来选择光纤的纵向部分的子集。换言之，用户可以能够通过选择（例如通过将选择窗口置于光纤路径的图示或者传感器的测量通道的图示上）来设置传感器的区。

图形显示器可以可配置为显示可以检测到的事件集合并且该装置可以适于使得用户可以选择在选定区中将检测的事件。

光纤可以具有第一区中的第一物理布置和第二区中的不同于第一物理布置的第二物理布置。第一和第二区中的不同物理布置可以包括每个区中的不同光纤几何形状。如上文针对该方法描述的，每个区中的几何形状可以提供每个区中的传感器的不同有效空间分辨率。

此外或者可替选地，光纤的几何形状可以被布置为提供至少一个区中的另外的感测功能。如上文所述，光纤可以被布置在一个区中以便允许确定光纤的扰动的入射方向和/或使得扰动的幅值或强度可以被分解为其在二维或三维中的分量。

辐射源和检测器将位于光纤的一端以将辐射发射到光纤中并且检测从光纤后向散射的辐射。处理器可以与源和检测器一同安置或者它可以远程安置并且它可以从检测器接收数据。在一些实施例中，处理器可以与源和检测器一起安置以进行一些初始处理，以使数据处于适合于传送的形式。还可以对数据进行一些处理以减少待传送的数据量。例如可以在传送之前对数据进行处理以提供来自多个纵向感测部分中的每个的测量信号。

因此在本发明的另一方面中，提供了一种处理器装置，其用于取得与光纤的多个纵向感测部分中的每个的检测到的后向散射辐射的测量信号对应的数据并且分析来自纵向感测部分的测量信号以检测关注事件，其中该方法包括分析纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区。

该处理器可以取得与基础检测到的从光纤后向散射的辐射对应的数据并且可以因此被配置为处理所述检测到的辐射以提供每个所述纵向感测部分中的测量信号。

本发明的该方面提供了所有相同的优点并且可以在如上文针对本发明的其他方面所描述的所有相同的实施例中使用。

本发明还提供了：一种计算机程序和一种计算机程序产品，用于执行这里描述的任何方法和/或用于实施这里描述的任何装置特征；以及一种计算机可读介质，其上存储有用于执行这里描述的任何方法和/或用于实施这里描述的任何装置特征的程序。适当编程的计算机可以控制光源并且从适当的光学检测器接收数据。该计算机程序可以在传送信号中实施。

如上文所述，在一些实施例中，光纤的物理布置可以形成不同的区。因此在本发明的另一方面中，提供了一种分布式光纤传感器，其包括具有用于提供第一感测功能的第一区中的第一物理布置和用于提供第二感测功能的第二区中的第二不同物理布置的光纤。

如上文所述，物理布置可以包括光纤的几何形状。光纤可以被布置为提供第一区中的第一有效空间分辨率和第二区中的第二有效空间分辨率。光纤可以被布置在一个区中以便允许确定光纤的扰动的入射方向和/或使得扰动的幅值或强度可以被分解为其在二维或三维中的分量。

通常本发明涉及一种分布式光纤传感器，特别地涉及一种分布式声学传感器，其使用相同光纤来执行多个独立的感测功能。独立的感测功能可以出于相同的一般目的而检测不同的事件，例如出于入侵检测目的而检测不同类型的入侵，或者可以包括出于不同目的的感测，例如比如说可以同时执行入侵检测和状况监控两者。仅提供针对与光纤的特定部分相关的关注事件的警报/警告可以减轻操作者的负担并且减少将遗漏真正警告的机会。在生成警告的意义上，能够指定其中已检测到警告的区并且有效地停止该事件的检测意味着仅将真正警告呈现给操作者。

本发明延伸到基本上如这里参照附图所描述的方法、装置和/或使用。

本发明的一个方面中的任何特征可以以任何适当的组合应用于本发明的其他方面。特别地，方法方面可以应用于装置方面，反之亦然。

此外，以硬件实现的特征通常可以以软件实现，反之亦然。应当据此解释这里对软件和硬件特征的任何引用。

附图说明

现在将参照附图纯粹通过示例的方式描述本发明的优选特征，其中：

图1图示了分布式光纤传感器的基本部件；

图2图示了沿部分边界埋入在地面中的感测光纤的路径的一部分以及光纤的离散感测部分；

图3图示了与管线并排埋入在地面中的感测光纤的路径的一部分；

图4图示了具有用于提供不同有效空间分辨率的不同区中的不同几何形状的感测光纤；

图5示出了用于提供不同空间分辨率的可替选的几何形状；

图6a和6b示出了以可替选的几何形状的埋入光纤的截面图和俯视图；以及

图7图示了可以通过光纤的部署来链接光纤的不同区。

具体实施方式

图1示出了分布式光纤感测布置的示意图。一定长度的感测光纤104在一端连接到轮询器106。来自轮询器106的输出被传递到可以与轮询器共同安置或者可以远离轮询器的信号处理器108，并且可选地传递到用户接口/图形显示器110，其实际上可以由适当指定的PC实现。用户接口可以与信号处理器共同安置或者可以远离信号处理器。

感测光纤104的长度可以是许多千米，并且在该示例中长约40km。感测光纤是诸如电信应用中惯用的标准的、未做修改的单模光纤。在光纤分布式传感器的传统应用中，感测光纤至少部分地包含在希望监控的介质内。例如，光纤104可以埋入在地面中以提供周界的监控或者诸如管线等的埋入资产（asset）的监控。

将针对分布式声学传感器描述本发明，尽管技术人员将认识到本教导通常可以可应用于任何类型的分布式光纤传感器。

在操作中轮询器106将轮询电磁辐射发射到感测光纤中，该轮询电磁辐射可以例如包括一系列具有选定频率式样（pattern）的光学脉冲。光学脉冲可以具有如GB专利公布2,442,745中描述的频率式样，其内容通过对其引用而合并于此。如GB2,442,745中描述的，Rayleigh后向散射的现象导致了输入到光纤中的光的一些部分反射回到轮询器，其中它被检测以提供表示光纤附近的声学扰动的输出信号。轮询器因此便利地包括至少一个激光器112和至少一个光学调制器114以用于产生通过已知光学频率差异分隔的多个光学脉冲。轮询器还包括至少一个光检测器116，其被布置为检测从光纤104内的本征散射地点后向散射的辐射。

来自光检测器的信号由信号处理器108处理。诸如GB2,442,745中描述的，信号处理器便利地基于光学脉冲之间的频率差异而对返回的信号解调。如GB2,442,745中描述的，信号处理器还可以应用相位展开算法。

光学输入的形式和检测的方法允许将单个连续光纤在空间上分解为离散的纵向感测部分。就是说，在一个感测部分处感测的声学信号可以基本上与相邻部分处的感测信号无关地提供。光纤的感测部分的空间分辨率可以例如约10m，这对于40km长度的光纤而言导致了轮询器的输出采取4000个独立数据通道的形式。

这样，单个感测光纤可以提供类似于布置为线性路径的相邻独立传感器的复用阵列的感测数据。

图2图示了沿周界或边界204的路径布置的感测光纤的一部分。如图2中所示，感测光纤可以被布置为沿边界204的线的通常笔直的路径。分区208表示光纤的纵向感测部分的间距（不依任何特定比例）。

在一个实施例中，光纤的纵向感测部分的不同子集被布置为提供具有不同感测功能的不同区。因此这些区与感测光纤的部分对应，并且感测功能可以被选择为与在感测光纤的该部分处所需的感测功能匹配。

例如如图2中所示，感测光纤仅被以局部地与周界平行的路径部署在周界内。部分周界204受围墙202保护，然而另一部分周界是开放的而没有阻止通过周界的障碍物或者至少没有将表示越过周界的显著阻碍的障碍物。因此在周界的开放部分处，可能期望检测周界附近的地面车辆和/或人的移动。

在受围墙202保护的周界部分处，周界附近的地面车辆的检测可以是受关注的，因为这可以指示可疑的活动。然而可以假设没有地面车辆可以在不破坏围墙的情况下在该点处越过周界。比如说如果该周界部分的一部分位于公共道路附近，则地面车辆的检测可能导致生成若干个误报。

因此在本发明的一个实施例中，与感测光纤的沿开放周界段部署的部分对应的纵向感测部分的子集被指定为一个区。这在图2中被图示为部分206b。

因此分析来自区206b的信号以检测接近或越过感测光纤的任何车辆并且还检测在感测光纤附近步行或越过感测光纤的任何人。

这可以通过监控来自感测光纤的相关感测部分的声学信号以寻找作为光纤附近的车辆或人员的移动的特性的声学信号来实现。如技术人员将了解的，可以执行声学标记分析以检测表示地面车辆或者各种类型的地面车辆的声学标记并且还检测表示步行的人的移动的声学标记。声学标记分析可以包括对照已知的标记分析来自光纤的纵向感测部分的信号的演化。在一些实施例中，来自光纤的不止一个相邻的感测部分的信号可以被一起分析以检测特定特性。

来自与在开放部分的任一侧的周界的围墙部分对应的纵向光纤部分（即子集206a和206c）的信号包括另一区。因此将认识到，光纤的区可以包括光纤的多个不连续的部分并且事实上一个区可以是另一区的子区。然而实际上可能更容易分析来自作为一个区的部分206a的信号以及来自作为另一区的部分206c的信号但是把相同感测功能应用于这些区中的每个。

因此可以使用声学标记分析来对来自部分206a和206c的信号进行分析以检测对围墙202的毁坏，例如捶打、钻洞或砸毁围墙的声学信号特性。此外，可以监控信号以寻找可能指示与围墙的碰撞或围墙处的爆炸的特别强烈的信号。

因此可以分析来自与感测光纤的部分206a和206c对应的（一个或多个）区的信号以检测关注事件，即与希望检测的事件的预定特性匹配的声学信号，并且可以分析来自部分206b的信号以检测不同的关注事件。

然而还可能希望检测周界的围墙部分中的人的移动以检测已攀登围墙的人。因此还可以使用与在部分206b中使用的相同的用于人检测的标记分析来分析来自部分206a和206c的信号以检测人的移动的声学信号特性。

因此可以将感测光纤分为多个不同的区，并且可以仅检测那些对于光纤的特定部分相关的事件。

作为另一示例，图3图示了与诸如油气管线的埋入管线并排埋入的感测光纤104的路径的一部分。感测光纤可以用于监控对管线的可能干扰。因此可以监控感测光纤以检测与管线附近的挖掘或挖隧道相关联的声学特性。此外，可以监控信号以检测与管线附近的人和/或车辆的移动相关联的特性，因为在无人区域中，管线附近的人或车辆的移动可以指示潜在的干扰。然而道路302在管线长度的一部分处越过该管线。因此在道路附近预期车辆移动并且在管线的该部分处检测车辆的移动可能生成许多错误警告。因此在本发明的一个实施例中，道路的该位置处的感测光纤部分被指定为分隔的区306a。在该区306中，车辆的存在或移动未被检测为关注事件。不分析来自该区内的光纤的纵向感测部分的信号以检测车辆。分析这些信号以检测指示管线附近的挖掘或挖隧道的任何特性信号。

仍可以使用包括地面车辆的声学标记的声学标记分析来分析来自部分306a的纵向感测部分的信号以便正确地对任何信号分类。换言之，如果检测到与移动车辆的声学标记良好匹配的声学信号，则信号可以被如此分类并且被忽略。这样，可以在可能的情况中识别所有测量信号并且在关注事件的检测中使用该识别。通过针对该区识别正由不关注事件生成的信号，可以避免错误检测。

因此在操作中，可以处理来自感测光纤的后向散射辐射以提供来自光纤的每个纵向感测部分的测量信号。表示性直方图310图示了可以收集的数据类型并且示出了短时间段的由每个纵向感测部分测量的声学扰动的平均强度。x轴表示沿光纤的距离。如上文所述，可以自动地分析强度随时间的改变以检测关注事件。

如果检测到关注事件，则可以生成警告或警报。例如可以在一个或多个控制站处生成可听和/或可视警报。可视警报可以输出所识别的事件的本质以及检测到的事件沿光纤的位置。在一个实施例中，可以与检测到的事件相关的警报图标被显示在管线/光纤的地图上的正确位置处。

例如考虑光纤的所有部分的缺省感测功能是将管线附近的挖掘或挖隧道检测为关键事件并且还检测管线附近的车辆或人的存在。然而，道路附近的光纤部分306a已被布置为分隔的区，其中禁止车辆的检测以避免错误警告。

假设某种挖掘在位置308处开始。这将使声学振动通过地面传递，这将引起挖掘附近的感测光纤的振动。如直方图310中所示，这些振动将增加在光纤的该部分处测量的声学扰动的强度。使用声学标记分析对来自光纤的该部分的信号进行分析并且将信号识别为与机械挖掘所关联的特性匹配。此时处理器与控制站通信并且生成警告。使可听警告发声以引起操作者注意并且警告的本质的细节被显示在图形显示器上。这包括识别关注事件的类型（即挖掘）以及检测的位置。还可以将自动警报发送到巡逻单元。操作者可以检查以查看在该位置处是否调度了任何地面作业和/或额外派出巡逻者以进行调查。

如果挖掘结果是良性的，即挖掘者具有适当的许可，并且正在距管线的安全距离处挖掘和/或了解管线的位置，则可以允许作业继续。此时可能希望移除来自管线的该部分的警告以避免不需要的警告潜在地掩盖新的真正警告的存在。

因此操作者可以选择围绕检测到的事件的光纤部分306b并且将其指定为另一区。一旦区306b已被建立，则操作者可以选择要检测的关注事件并且可以取消选择该区内的挖掘的检测。该区的时长可以是时间受限的。例如，该区可以仅持续预期的作业时长。此外，根据正在执行的作业的本质，该区可以被布置为仅在日间作业时间期间应用。因此该区可以在正常作业时间期间持续。一旦到了夜间，区306b停止以成为分隔的区并且重新应用缺省感测功能。然而，在下一天开始时，将自动地重新应用具有指定的感测功能的区306b。

因此操作者可以经由用户接口指定这些区。可以向用户呈现光纤传感器的感测部分的图形指示并且用户能够选择任何一组或多组感测部分以指定为区。操作者随后可以能够从应用于感测部分的（一个或多个）选定组的主列表中选择或取消选择关注事件。

然而，在另一实施例中，可以通过区内的感测光纤的布置来创建该区。

图4图示了感测光纤104，其被配置为具有第一几何形状的第一区406a和具有第二几何形状的第二区406b。在第一区中光纤被布置为在至少与纵向感测部分的长度尺度相比通常笔直的或者逐渐弯曲的路径中完全延伸。图4表示了与光纤的单个纵向感测部分对应的光纤的长度402a。

纵向感测部分的长度由轮询辐射的特性和处理确定，但是通常可以被分解为独立感测部分的光纤的最小长度与轮询脉冲的时长相关。因此较长的脉冲导致了较长长度的感测部分，而较短时长的脉冲导致了较短长度的感测部分。轮询脉冲的时长也对系统的整体范围（即可以被轮询的连续光纤的长度）有影响。如技术人员将认识到的，该范围取决于有多少光被传送到光纤中。然而，对于Rayleigh后向散射分布式声学传感器，轮询脉冲应当在光纤的非线性阈值以下。因此对可以传送到光纤中的最大瞬时强度加以限制。因此为了实现特定范围，需要特定时长的脉冲，其实际上设定了可以被分隔地分解的光纤的最小空间长度。作为示例，可以以10m的感测部分的空间长度来监控40km长度的光纤。

图4中示出的实施例通过改变光纤的几何形状来改变两个区中的传感器的有效空间分辨率。如上文提到的，在第一区中光纤被布置为完全延伸。因此传感器的有效空间分辨率与纵向感测部分的空间分辨率相同。然而在第二区中光纤具有通常延伸的轴但是具有关于该轴的蜿蜒路径，使得沿轴的每1m包括长度显著大于1m的光纤。图4图示了与纵向感测部分的长度相等的光纤部分对应的沿轴的长度402b。因此将显然，与第一区中的那些感测部分相比，第二区中的光纤的每个个别感测部分从长度更短得多的环境接收声学信号。因此缩短了传感器的有效空间分辨率，即传感器总体上可以被视为具有沿传感器的轴延伸并且在长度上比光纤的离散感测部分短的感测部分。

蜿蜒可以在安装感测光纤时实现。如技术人员将认识到的，包括内核和覆层的感测光纤可以包括具有保护套的光纤线缆。该线缆可以包括一个或多个光纤。在部署时线缆自身可以布置成围绕一般轴的期望蜿蜒路径。根据对于特定光纤或线缆可接受的最大弯曲程度，可以使用各种不同的蜿蜒程度。例如，具有约50cm的横向幅度和约10cm的节距的蜿蜒将意味着10m的光纤将沿传感器路径延伸约1m。

然而，其他布置是可能的。例如至少一个区中的光纤可以具有盘绕或螺旋类型的几何形状。图5示出了其中光纤完全延伸的第一部分502a以及其中光纤盘绕为围绕传感器轴的螺旋结构的第二部分502b。光纤的盘绕可以允许将长度相对长的光纤布置在短的空间长度上而无大的横向宽度。例如，与蜿蜒路径相比，具有仅超过30cm的直径和10cm的节距的螺旋可以将10m的光纤压缩在1m的传感器长度内。甚至更紧的盘绕可以允许盘绕成为线缆自身的一部分。例如光纤可以在线缆内盘绕为具有5cm直径和1.5cm节距。在该情况中10m的光纤将被布置为1m的线缆。该线缆可以作为任何其他类型的线缆容易地沿传感器的期望路径进行部署，并且在安装线缆时将不需要特殊的布置。

然而显然，用作分布式声学传感器中的感测光纤的光纤的布置必须不约束光纤对声波和振动做出反应的能力。技术人员将容易地理解如何可以部署线缆和/或可以容易地测试以可能几何形状的光纤的响应。

光纤的布置还可以使得提供另外的传感器功能，诸如在一维或多维中确定进入的声波的入射方向的能力。

图6a和6b示出了一个示例，其中光纤被布置以便具有沿水平方向分隔的两个平行感测部分以便允许确定声波的入射方向。图6a示出了线缆布置的俯视图并且图6b示出了沿线A-A的截面图。线缆具有Z形布置，其中第一笔直的部分602a在与第二笔直的部分602c平行的第一方向上延伸至少纵向感测部分的长度，所述第二笔直的部分602c至少也为纵向感测部分的长度。这两个平行部分隔开短的距离，并且整体地或部分地在第一方向上重叠。倾斜（angled）部分602c连接这两个部分。

通过使用在部分602a处接收到的声学信号和在部分602b处接收到的声学信号，可以通过识别由于这两个光纤部分中的相同声学脉冲引起的响应并且查看信号到达光纤的该部分的相对时间来确定声学信号的入射方向（垂直于部分602a和602b）。光纤部分206c可以被用作感测部分或者可以忽略来自该光纤部分的返回。

可以使用其他几何形状来允许确定入射方向。具有在二维中隔开的三个平行感测部分的几何形状将使得能够确定与感测部分垂直的平面中的原点。

回来参照图3，本发明的实施例还允许出于不同的目的进行感测。如上文所述，沿管线的长度部署的感测光纤可以用于检测对管线的潜在干扰。然而同时光纤还可以用于监控管线自身的状况。共同未决的专利申请PCT/GB2009/002058（其内容通过对其引用而合并于此）描述了如何可以使用分布式声学光纤来通过声学激励管线并且记录来自光纤的每个感测部分的响应而监控诸如管线的管道的状况。可以将该响应与先前的基线响应比较以检测任何显著改变。沿管线长度的显著改变可以指示管线的腐烂或者流送管中的沉淀物的累积。可以通过生成声波的设备来激励管线和/或可以使用诸如由清管器（pig）通过管线引起的机会信号。可替选地，可以基于环境声学噪声来监控感测光纤的沿管线长度的部分的响应并且将其与先前获取的参考信号进行比较以检测任何显著改变。

在一些实施例中，状况监控可以仅适合沿感测光纤的长度的部分，并且因此传感器可以被分为其中执行状况监控的区和其中状况监控不相关的另一区。

当检测到相关区的关注事件时，可以生成警告或警报。可以存在针对检测到的事件的不同类型或严重性的不同类型的警报，并且警报可以按严重性分级。例如，考虑其中传感器适于提供状况监控并且还提供干扰检测的管线监控应用。检测到与在管线附近步行的人对应的声学标记可以是受关注的，但是独自不是太显著。因此检测到人员可以生成低级别警报，例如警告图标可以出现在管线的相关部分的图形指示上。该类型的警告可以被彩色编码并且可以例如是绿色以仅指示检测。然而，在其中未预期车辆的部分中检测到指示车辆的信号可以是更严重的，因为这可能更多指示潜在的干扰。因此这样的检测可以导致较高的警报状态，例如可能伴随有可听警报的棕黄色彩色警告。检测到与挖掘对应的标记可以生成高状态警报，尽管在该情况中警报的状态可以取决于事件的时长和强度（或者如果适当的话为检测的范围）。如果信号仅持续非常短的时间段或者是低强度，则其可能不是关心的事并且可能仅被标记为检测。然而延长的强烈的信号可以生成全面警报，其可能牵涉使可听警告发声并且生成针对响应单元的自动化消息。

光纤的几何形状也可以使得链接光纤的不同区。例如图7图示了被部署为提供不同的周界监控层的单个光纤104。光纤104被部署为具有三个环路。例如，外部环路可以布置在例如周界围栏之外以提供人员或车辆的检测。中间环路可以被提供为与周界围栏等相邻以检测对围栏的破坏并且内部环路可以被提供在周界围栏内以检测周界内的移动。因此光纤的每个环路可以被指定为具有略微不同感测功能的分隔区。然而在所有情况中，可能希望检测人的移动。在该情况中可以使用光纤的不同部分布置在周界的相同部分附近的事实来提供增加的功能。例如，形成组701的外部环路的光纤的感测部分可以与对应于周界的相同部分的中间环路的光纤的感测部分702链接，并且同样地与对应于周界的相同部分的内部环路的那些部分703链接。如果在链接的区中顺序地检测到相同类型的声学事件，则这些个别检测可以被归类为属于单个事件。例如沿路径704接近的人将连续地被区701、702以及随后被703检测到。通过比较来自这些区的检测信号，来自三个链接区的个别检测可以被识别为属于相同事件。这可以使得例如能够跟踪移动的速度和方向，但是还澄清由区703检测到的周界内的扰动源最初开始于周界之外并且以某种方式绕过周界围栏。

将理解，上文纯粹通过示例的方式描述了本发明，并且在本发明的范围内可以进行细节的修改。例如，单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的若干个单元或子单元的功能。

还将注意，在说明书以及（在适当的情况中）权利要求和附图中公开的每个特征可以单独地或者以任何适当的组合提供。

Claims

1.一种分布式感测的方法，包括步骤：

使用电磁辐射来轮询光纤；

检测从光纤后向散射的电磁辐射；

处理所述检测到的后向散射辐射以提供针对光纤的多个纵向感测部分中的每个的测量信号；以及

分析来自纵向感测部分的测量信号以检测关注事件，其中所述方法包括

分析纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区，

其中所述方法进一步包括：

分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记；并且

分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

2.根据权利要求1所述的方法，其中不同感测功能包括检测不同事件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中分析来自第一区的测量信号以检测第一关注事件，以及分析来自第二区的信号以检测第二不同关注事件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中第一区或第二区中的至少一个包括纵向感测部分的两个或更多个组，其中每个所述组内的感测部分是连续的但是这些组不是连续的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括识别不止两个区，每个区涉及纵向感测部分的不同子集。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在第一区和第二区中提供不同感测功能包括在第一区中检测第一关注事件集合并且在第二区中检测第二关注事件集合，其中第一事件集合与第二事件集合不同。

7.根据权利要求6所述的方法，其中第一和第二集合包括互斥的关注事件。

8.根据权利要求6所述的方法，其中第一和第二事件集合包括一个或多个共同的关注事件。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过在一个区中检测在另一区中不检测的至少一个关注事件，在第一和第二区中提供不同感测功能。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中来自第二区的测量信号的分析被布置为不检测在来自第一区的测量信号的分析中检测的至少一个关注事件。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括步骤：选择光纤的纵向感测部分的子集以形成至少一个区。

12.根据权利要求11所述的方法，其中选择纵向感测部分的子集的步骤包括在示出光纤的表示的图形显示器上选择一部分光纤。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括步骤：通过选择关注事件来将感测功能分配给至少一个区，其中在该区中将检测所述关注事件。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中分析所述测量信号的步骤包括根据不关注的事件的特性而对测量信号进行分类和/或归类。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中不同感测功能包括出于不同目的而分析来自这些区的信号。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中至少一个区的感测功能包括状况监控。

17.根据权利要求16所述的方法，其中状况监控包括将来自一个或多个纵向感测部分的测量信号与先前获取的测量信号比较以检测任何显著改变。

18.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中纵向感测部分的第一子集与光纤的具有第一物理布置的部分对应，而纵向感测部分的第二子集与光纤的具有第二不同物理布置的部分对应。

19.根据权利要求18所述的方法，其中第一物理布置包括光纤的第一几何形状并且第二物理布置包括光纤的第二几何形状。

20.根据权利要求19所述的方法，其中第一几何形状在第一区中提供第一有效空间分辨率并且第二几何形状在第二区中提供第二不同有效空间分辨率。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中第一或第二几何形状中的一个包括通常笔直的或逐渐弯曲的布置，并且第一或第二几何形状中的另一个包括盘绕或折叠类型的布置。

22.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中第一和第二区中的不同感测功能包括在第一和第二区中以不同有效空间分辨率进行感测。

23.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括分布式声学感测的方法。

24.根据权利要求23所述的方法，其中在每个区中分析包括声学信息的测量信号。

25.一种处理来自分布式光纤传感器的数据的方法，包括步骤：

取得与检测到的已从光纤后向散射的电磁辐射对应的数据；

处理所述数据以提供针对光纤的多个纵向感测部分中的每个的测量信号；以及

其中所述方法进一步包括：

分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记；并且

分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

26.一种分布式光纤传感器装置，包括：

光纤；

电磁辐射源，被配置为将电磁辐射发射到所述光纤中；

检测器，用于检测从所述光纤后向散射的电磁辐射；以及

处理器，被配置为：

分析后向散射辐射以确定针对光纤的多个离散纵向感测部分的测量信号；其中分布式光纤传感器包括：具有第一感测功能的第一区，所述第一区与所述纵向感测部分的第一子集对应；以及具有第二不同感测功能的至少第二区，所述第二区与所述纵向感测部分的第二不同子集对应，

其中所述处理器被配置成：

分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记；并且

分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

27.根据权利要求26所述的分布式光纤传感器装置，其中处理器被配置为分析纵向感测部分的所述第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的所述第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少所述第二区。

28.根据权利要求26或权利要求27所述的分布式光纤传感器装置，其中处理器被配置为基于测量信号是否与一个或多个预定特性匹配来对测量信号进行分类。

29.根据权利要求28所述的分布式光纤传感器装置，其中预定特性包括关注事件的特性。

30.根据权利要求29所述的分布式光纤传感器装置，其中预定特性进一步包括并非关注事件的其他事件的特性。

31.根据权利要求26至27中任一项所述的分布式光纤传感器装置，进一步包括图形显示器，其中处理器被配置为当关注事件被检测到时在显示器上生成图形警报。

32.根据权利要求31所述的分布式光纤传感器装置，其中图形警报包括在光纤路径的图示上在所述路径的相关部分处显示的警报。

33.根据权利要求26至27中任一项所述的分布式光纤传感器装置，其中所述装置适于使得用户能够为使用中的传感器装置设定一个或多个区。

34.根据权利要求33所述的分布式光纤传感器装置，其中所述装置适于使得用户能够通过选择显示在图形显示器上的光纤的测量通道的图示或者光纤路径的图示的一部分来选择光纤的纵向部分的子集。

35.根据权利要求26至27中任一项所述的分布式光纤传感器装置，其中所述装置适于使得用户能够选择在选定区中将检测的事件。

36.根据权利要求26至27中任一项所述的分布式光纤传感器装置，其中光纤包括第一区中的第一物理布置和第二区中的不同于第一物理布置的第二物理布置。

37.根据权利要求36所述的分布式光纤传感器装置，其中第一和第二区中的不同物理布置包括每个区中的不同光纤几何形状。

38.根据权利要求37所述的分布式光纤传感器装置，其中光纤具有提供第一有效空间分辨率的第一区中的第一几何形状以及提供第二不同有效空间分辨率的第二区中的第二几何形状。

39.一种处理器装置，用于取得与光纤的多个纵向感测部分中的每个的检测到的后向散射辐射的测量信号对应的数据并且分析来自纵向感测部分的测量信号以检测关注事件，其中分析的步骤包括分析纵向感测部分的第一子集的测量信号以提供具有第一感测功能的第一区并且分析纵向感测部分的至少第二子集的测量信号以提供具有第二不同感测功能的至少第二区，

其中所述处理器装置被进一步配置为：

分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记；并且

分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

40.一种分布式光纤传感器，包括具有用于提供第一感测功能的第一区中的第一物理布置和用于提供第二感测功能的第二区中的第二不同物理布置的光纤，

其中所述分布式光纤传感器进一步包括处理器，所述处理器被配置成：

分析来自第一区的测量信号以检测第一特性或标记；并且

分析来自第二区的测量信号以检测第二特性或标记。

41.根据权利要求40所述的分布式光纤传感器，其中第一物理布置提供第一区中的第一有效空间分辨率并且第二物理布置提供第二区中的第二有效空间分辨率。