CN104021637A - 一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，包括如下步骤：1）OTDR模块以实时模式对传感光缆中的光纤进行测试；2）对步骤1）得到的最终信号数据序列进行斜率值计算并找出该信号数据序列斜率值突变点；3）根据步骤2）得到的后向散射信号的时间值及光信号在光纤中的传输速率，计算出光纤长度；4）根据步骤3）得到的光纤长度，计算出光缆长度，从而确定出光缆受振动的位置；5）光缆受振动的位置即为电缆被外力侵扰的位置，根据光缆受振动的位置可快速定位到电缆正在被侵扰的位置而实现防盗告警。本发明的优点在于：监测范围广、监测实时性强、故障响应快。本发明还公开了一种基于分布式光缆传感的电缆防盗装置。

Description

一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法及装置
技术领域
本发明涉及光缆传感领域，特别是涉及OTDR（Optical Time Domain Reflectometer ，光时域反射仪）技术、光纤相干检测技术和光缆振动传感技术,具体是一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法及装置。
背景技术
一些不确定的因素常常使正常使用的电缆发生异常，比如不法分子的盗窃，由于电缆发生异常地点大多远离监控维护中心，造成不法行为不能及时被阻止、电缆发生异常不能及时被发现，致使国家财产的大量流失和电缆的正常维护带来不便。如果使用固定人员来巡视监护、维护，成本高，人力物力浪费也大，并且监护维护效果也不好。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法及装置，这种方法监测范围广、监测实时性强、故障响应快；这种装置施工成本低、结构简单、方便易行、适应性强、无电磁干扰、绿色环保。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于分布式光缆传感的电缆防盗的装置，包括OTDR模块、光纤延时线、光纤分路器、传感光缆，光纤延时线的两端分别与光纤分路器不同方向侧的两个端口连接，构成光零差干涉仪；光纤分路器其余的两个端口分别连接OTDR模块和传感光缆。
所述的光纤延时线为2km-5km；
所述的光纤分路器为分光比为50：50的2×2光纤分路器；
所述的传感光缆为通信用的普通单模光缆。
一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，包括将传感光缆与被保护的电缆安装在一起的步骤，还包括如下步骤：
1）OTDR模块以实时模式对传感光缆中的光纤进行测试；OTDR模块获取每次被测试光纤的后向散射信号幅度与时间函数的信号数据序列，将测试时间相邻的两次信号数据序列进行相减运算得到最终信号数据序列；
2）对步骤1）得到的最终信号数据序列进行斜率值计算并找出该信号数据序列斜率值突变点；当该信号数据序列斜率值的变化值超过设定的阈值，该信号数据序列斜率值突变点对应于传感光缆中被测试光纤的振动点，记录该信号数据序列斜率值突变点对应的后向散射信号的时间值；
3）根据步骤2）得到的后向散射信号的时间值及光信号在光纤中的传输速率，计算出光纤长度；
4）根据步骤3）得到的光纤长度，计算出光缆长度，从而确定出光缆受振动的位置；光缆长度等于光纤长度除以系数k，系数k为光缆的纤缆系数比，取值范围为1.01-1.06；
5）光缆受振动的位置即为电缆被外力侵扰的位置，根据光缆受振动的位置可快速定位到电缆正在被侵扰的位置而实现防盗告警。
步骤1）中所述的测试时间相邻两次测试的时间间隔为0.1s-0.3s。
步骤2）中所述的阈值为0.38db/km。
OTDR技术结合光信号相位检测技术，可以测量光纤中后向散射信号相位的变化，因而可以用于探测光缆的振动并进行振动地点定位。
将通信用的普通光缆和电缆安装在一起，当不法分子盗窃电缆时、或电缆发生异常时，不可避免地使光缆受到振动或使光缆断裂，通过监测光缆受到的振动或断裂，可以定位出光缆的断点位置或光缆振动点位置，使得监控、维护人员能够准确地判断电缆被盗窃的情况和异常发生的地点。
该方法的优点是：使用OTDR技术和光信号相位技术，通过监测与电缆安装在一起的光缆的振动、光缆断裂、光缆定位，可实现电缆的防盗告警及定位，这种分布式监测方法，监测范围广、监测实时性强、故障响应快； 
该装置的优点在于：基于分布式光缆传感的电缆防盗装置施工成本低、结构简单、方便易行、系统传感部分为无源系统、适应性强、无电磁干扰、绿色环保。
附图说明
图1为实施例中装置的结构示意图。
图中，1.OTDR模块 2.光纤延时线 3.光纤分路器 4.传感光缆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图1，一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法的装置，包括OTDR模块1、光纤延时线2、光纤分路器3、传感光缆4，光纤延时线2的两端分别与光纤分路器3不同方向侧的两个端口连接，构成光零差干涉仪，将光信号相位变化转换为光信号幅度变化；光纤分路器3其余的两个端口分别连接OTDR模块1和传感光缆4。
所述的光纤延时线2为2km-5km；
所述的光纤分路器3为分光比为50：50的2×2光纤分路器；
所述的传感光缆4为通信用的普通单模光缆。
一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，包括将传感光缆与被保护的电缆安装在一起的步骤，还包括如下步骤：
1）OTDR模块以实时模式对传感光缆中的光纤进行测试；OTDR模块获取每次被测试光纤的后向散射信号幅度与时间函数的信号数据序列，将测试时间相邻的两次信号数据序列进行相减运算得到最终信号数据序列；
2）对步骤1）得到的最终信号数据序列进行斜率值计算并找出该信号数据序列斜率值突变点；当该信号数据序列斜率值的变化值超过设定的阈值，该信号数据序列斜率值突变点对应于传感光缆中被测试光纤的振动点，记录该信号数据序列斜率值突变点对应的后向散射信号的时间值；
3）根据步骤2）得到的后向散射信号的时间值及光信号在光纤中的传输速率，计算出光纤长度；光纤长度L = t×v, t为后向散射信号的时间值即光从光源传输到突变点所需时间； v为光信号在光纤中的传输速率，v = C/n，C为光在真空中传输速率，n为光纤折射率，光缆出厂时的标定参数之一；
4）根据步骤3）得到的光纤长度，计算出光缆长度，从而确定出光缆受振动的位置；光缆长度等于光纤长度除以系数k，系数k为光缆的纤缆系数比，该系数是光缆出厂的时候标定的参数之一，取值范围为1.01-1.06；
5）光缆受振动的位置即为电缆被外力侵扰的位置，根据光缆受振动的位置可快速定位到电缆正在被侵扰的位置而实现防盗告警。
步骤1）中所述的测试时间相邻两次测试的时间间隔为0.1s-0.3s。
步骤2）中所述的阈值为0.38db/km。
具体地，OTDR模块1输出的光信号经过上述光零差干涉仪进入传感光缆4中的其中一根光纤中，沿着该光纤，不断产生后向散射信号，该后向散射信号经过光零差干涉仪后回到OTDR模块1的光接收机中。在振动点之前的后向散射信号相位没有受到光缆振动信号的调制，而在振动点之后的后向散射信号相位则受到光缆振动信号的调制。相位受到光缆振动信号的调制的后向散射信号经过光零差干涉仪后，信号幅度受到光缆振动信号的调制，因此，通过OTDR模块1的光接收机，可以测量出光缆振动及对光缆振动地点进行定位。
同时，一旦传感光缆4被拉断或割断，OTDR模块1通过检测光纤断裂点及断裂点定位，可以对光缆的断裂点进行定位和告警。
传感光缆4使用通信用的普通单模光缆，它被和被保护的电缆安装在一起。

Claims (7)

1.一种基于分布式光缆传感的电缆防盗的装置，其特征是，包括OTDR模块、光纤延时线、光纤分路器、传感光缆，光纤延时线的两端分别与光纤分路器不同方向侧的两个端口连接，构成光零差干涉仪；光纤分路器其余的两个端口分别连接OTDR模块和传感光缆。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光缆传感的电缆防盗的装置，其特征是，所述的光纤延时线为2km-5km。
3.根据权利要求1所述的基于分布式光缆传感的电缆防盗的装置，其特征是，所述的光纤分路器为分光比为50：50的2×2光纤分路器。
4.根据权利要求1所述的基于分布式光缆传感的电缆防盗方法的装置，其特征是，所述的传感光缆为单模光缆。
5.一种基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，其特征是，包括将传感光缆与被保护的电缆安装在一起的步骤，还包括如下步骤：
1）OTDR模块以实时模式对传感光缆中的光纤进行测试；OTDR模块获取每次被测试光纤的后向散射信号幅度与时间函数的信号数据序列，将测试时间相邻的两次信号数据序列进行相减运算得到最终信号数据序列；
2）对步骤1）得到的最终信号数据序列进行斜率值计算并找出该信号数据序列斜率值突变点；当该信号数据序列斜率值的变化值超过设定的阈值，该信号数据序列斜率值突变点对应于传感光缆中被测试光纤的振动点，记录该信号数据序列斜率值突变点对应的后向散射信号的时间值；
3）根据步骤2）得到的后向散射信号的时间值及光信号在光纤中的传输速率，计算出光纤长度； 
4）根据步骤3）得到的光纤长度，计算出光缆长度，从而确定出光缆受振动的位置；光缆长度等于光纤长度除以系数k，系数k为光缆的纤缆系数比，取值范围为1.01-1.06；
5）光缆受振动的位置即为电缆被外力侵扰的位置，根据光缆受振动的位置可快速定位到电缆正在被侵扰的位置而实现防盗告警。
6.根据权利要求5所述的基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，其特征是，步骤1）中所述的测试时间相邻两次测试的时间间隔为0.1s-0.3s。
7.根据权利要求5所述的基于分布式光缆传感的电缆防盗方法，其特征是，步骤2）中所述的阈值为0.38db/km。
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