CN111189483A - 分布式光纤传感系统及其控制方法、控制装置、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种分布式光纤传感系统及其控制方法、控制装置、存储介质，所述分布式光纤传感系统包括：光产生模块、光环形器、滤波模块、光探测模块、数据采集处理和系统控制模块，所述数据采集处理和系统控制模块确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。本实施例提供的分布式光纤传感系统，能根据传感光纤根据传感光纤状态改变系统的工作模式实现在光纤断裂情况下系统继续进行监测工作。
Description
技术领域
本发明实施例涉及但不限于一种分布式光纤传感系统及其控制方法、控制装置、计算机可读存储介质。
背景技术
在万物互联的今天，光纤传感器如今已成为了结构健康监测范畴的重要器件。与传统的电类传感器相比较，以光纤为基础的传感器有着集成度高、易于组网复用、本质安全、方便弯曲、测量参量广等一系列优势。布里渊光时域分析仪(BOTDA)作为主流的分布式光纤应变监测技术具有超长的传感距离、高空间分辨率及高测量精度等优势，广泛应用于长距离大型基础设施的安全健康监测。
BOTDA传感系统的传感链路必须是环状闭合结构，泵浦脉冲光和连续探测光分别从传感光纤的两端注入光纤，相向传输的泵浦光和探测光将在光纤各个位置处发生受激布里渊作用，通过检测经受激布里渊散射作用后的探测光即可实现分布式温度或应变的测量。但是，当传感光纤发生断裂后，BOTDA将无法正常进行温度或应变的测量工作。
发明内容
本发明至少一实施例提供了一种分布式光纤传感系统及其控制方法、控制装置、计算机可读存储介质，在传感光纤发生断裂后，还能进行监测工作。
本发明至少一实施例提供一种分布式光纤传感系统，包括：光产生模块、光环形器、滤波模块、光探测模块、数据采集处理和系统控制模块，其中，所述光环形器至少包括存在顺序关系的第一端口、第二端口和第三端口，所述光产生模块包括第一输出端口和第二输出端口，所述光产生模块的第二输出端口连接至所述光环形器的第一端口，所述光环形器的第三端口连接至所述滤波模块的输入端口，所述滤波模块的输出端口连接至所述光探测模块的输入端口，所述光探测模块的输出端口连接至所述数据采集处理和系统控制模块，其中：
所述光产生模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，通过所述第一输出端口输出扫频光信号以及通过所述第二输出端口输出脉冲光信号；或者，只通过所述第二输出端口输出所述脉冲光信号；
所述光环形器用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；
所述滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块；
所述光探测模块用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块；
所述数据采集处理和系统控制模块用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。
本发明至少一实施例提供一种分布式光纤传感系统，包括：光产生模块、光环形器、第一滤波模块、第二滤波模块、光探测模块、数据采集处理和系统控制模块，第二耦合器、第一光开关模块，第二光开关模块，其中，所述光环形器至少包括存在顺序关系的第一端口、第二端口和第三端口，所述光产生模块包括第一输出端口和第二输出端口，所述第二耦合器包括输出端口和两个输入端口，所述第一光开关模块包括输入端口、第五输出端口和第六输出端口，所述第二光开关模块包括输入端口、第七输出端口和第八输出端口，所述光产生模块的第一输出端口连接至所述第一光开关模块的输入端口，所述第一光开关模块的第六输出端口连接至所述第二耦合器的一输入端口，所述第二耦合器的输出端口连接至所述光探测模块的输入端口，所述光探测模块的输出端口连接至所述数据采集处理和系统控制模块；所述光产生模块的第二输出端口连接至所述光环形器的第一端口，所述光环形器的第三端口连接至所述第二光开关模块的输入端口，所述第二光开关模块的第七输出端口连接至所述第一滤波模块的一端，所述第一滤波模块的另一端连接至所述光探测模块的输入端口，所述第二光开关模块的第八输出端口连接至所述第二滤波模块的一端，所述第二滤波模块的另一端连接至所述第二耦合器的另一输入端口，其中：
所述光产生模块用于，通过所述第一输出端口输出扫频光信号，以及通过所述第二输出端口输出脉冲光信号；
所述光环形器用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；
所述第一滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块；
所述第二滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述第二耦合器；
所述第一光开关模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，将输入的光信号从所述第一光开关模块的第五输出端口输出，或者，从所述第一光开关模块的第六输出端口输出；
所述第二光开关模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，将输入的光信号从所述第二光开关模块的第七输出端口输出，或者，从所述第二光开关模块的第八输出端口输出；
所述第二耦合器用于，将从所述第二耦合器的一输入端口输入的光信号和从所述第二耦合器的另一输入端口输入的光信号进行相干拍频后输出至所述光探测模块；
所述光探测模块用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块；
所述数据采集处理和系统控制模块用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。
本发明至少一实施例提供一种分布式光纤传感系统的控制方法，包括：
确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式。
本发明至少一实施例提供一种控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现任一实施例所述的控制方法。
本发明至少一实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现任一实施例所述的控制方法。
与相关技术相比，本发明至少一实施例中，根据传感光纤状态改变系统的工作模式，在传感光纤断裂时变更系统工作模式为断裂时对应的工作模式，实现在光纤断裂情况下系统继续进行监测工作(信号光入射位置到断点位置区域的监测)。本实施例提供的方案，装置结构简单，无需额外引入其他模块，易于实现，且成本低。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明一实施例提供的分布式光纤传感系统框图；
图2a～图2d为图1所示系统中光产生模块的不同实施方式示意图；
图3a～图3c为本发明实施例提供的分布式光纤传感系统框图；
图4为本发明一实施例提供的控制方法流程图；
图5为图2a所示系统BOTDR模式示意图；
图6为图2a所示系统控制方法流程图；
图7为本发明另一实施例提供的分布式光纤传感系统框图；
图8为图1所示系统中光产生模块的实施方式示意图；
图9a～图9c为图1所示系统上增加放大装置示意图；
图10为本发明一实施例提供的分布式光纤传感系统框图；
图11a为图10所示分布式光纤传感系统处于BOTDA模式示意图；
图11b为图10所示分布式光纤传感系统处于BOTDR模式示意图；
图12为图10所示系统控制方法流程图；
图13为本发明一实施例提供的控制装置框图；
图14为本发明一实施例提供的计算机可读存储介质框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明一实施例提供一种分布式光纤传感系统，结合BOTDA和BOTDR，能在传感光纤发生断裂时，继续进行工作。
如图1所示，本发明一实施例提供的分布式光纤传感系统包括：光产生模块1、光环形器2、滤波模块3、光探测模块4、数据采集处理和系统控制模块5，其中，所述光环形器2至少包括存在顺序关系的第一端口A1、第二端口A2和第三端口A3，所述光产生模块1包括第一输出端口A4和第二输出端口A5，所述光产生模块1的第二输出端口A5连接至所述光环形器2的第一端口A1，所述光环形器2的第三端口A3连接至所述滤波模块3的输入端口A6，所述滤波模块3的输出端口A7连接至所述光探测模块4的输入端口A8，所述光探测模块4的输出端口A9连接至所述数据采集处理和系统控制模块5的端口A10，传感光纤F可连接在光产生模块1的第一输出端口A4和光环形器2的第二端口A2之间，传感光纤F比如为长距离传感光纤，其中：
所述光产生模块1用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块5的控制，通过所述第一输出端口A4输出扫频光信号以及通过所述第二输出端口A5输出脉冲光信号；或者，只通过所述第二输出端口A5输出所述脉冲光信号；
所述光环形器2用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；比如，将从端口A1输入的光信号从端口A2输出，将从端口A2输入的光信号从端口A3输出；光环形器是一种多端口非互易光学器件，它的典型结构有N个有序端口，光从一个端口进入时，从对应的下一端口输出，其余端口无输出，其中，存在两种光环形器，一种是从最后一个端口进入的光信号能从第一个端口输出，一种是从最后一个端口进入的光信号不能从第一个端口输出，本实施例中，从端口A3输入的光信号不限定是否能从端口A1输出。另外，图1中仅示出了包含三个端口的光环器，本申请不限于此，也可以使用具有更多端口的光环形器。
所述滤波模块3用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块；
所述光探测模块4用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块5；
所述数据采集处理和系统控制模块5用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。其中，目标信息即该光纤传感系统需要检测的信息，比如应变信息，温度信息等等。
相比相关技术中的BOTDA，在光纤断裂后无法继续进行监测工作，本实施例提供的方案，根据传感光纤状态改变系统的工作模式，在传感光纤断裂时变更系统工作模式为断裂时对应的工作模式，实现在光纤断裂情况下系统继续进行监测工作(信号光入射位置到断点位置区域的监测)。本实施例提供的方案，装置结构简单，无需额外引入其他模块，易于实现，且成本低。
传感光纤的状态包括断纤状态和非断纤状态，在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式(BOTDA模式)，控制所述光产生模块1输出扫频光信号和脉冲光信号；该模式下，光产生模块1产生两路光信号，一路扫频光信号(探测光)注入传感光纤尾端，一路脉冲光信号(泵浦光)通过光环形器2后注入传感光纤前端，最终，探测光信号通过光环形器2进入滤波模块，经光探测模块4转换为电信号后，由数据采集处理和系统控制模块5进行采集分析，得到监测结果。
当传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式(BOTDR模式)，控制所述光产生模块1只输出脉冲光信号。该模式下，光产生模块1产生一路光信号，一路脉冲光信号(作为探测光)通过光环形器2后注入传感光纤前端，其后向散射光通过光环形器2进入滤波模块3，经光探测模块4转换为电信号后，由数据采集处理和系统控制模块5进行采集分析，得到监测结果。
需要说明的是，当传感光纤无断纤时，也可以控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式(BOTDR模式)。
两种模式下采集的信号不同，相应的处理分析方式也不同，因此，在数据采集处理和系统控制模块5处需要进行处理方式的变更(与工作模式对应)。另外，器件参数也需要根据工作模式不同进行相应的变更，比如光产生模块中的相关器件(比如激光器)、滤波模块等的参数进行相应变更。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5还用于，根据所述电信号的变化判断是否断纤。比如，当前时刻的电信号和前一时刻采集到的电信号的差值大于或大于等于预设值，则发生断纤。所述电信号比如为电压幅度值。本实施例提供的方案，能实现断纤的自动检测。当然，也可以取多个时刻的电信号值来判断是否断纤，等等。需要说明的是，也可能接收外部指令获知发生断纤，等等。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5还用于，根据所述电信号的变化确定所述传感光纤的断纤位置。本实施例提供的方案，能确定传感光纤的断点即断纤位置。在光纤正常连接时的电信号强度与光纤断纤时的电信号强度进行求差值，根据该差值就可以判定光纤连接异常的位置。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块还用于，根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。可以预先通过测试确定不同断纤位置对应的器件参数，建立断纤位置与器件参数的对应关系表，进而根据断纤位置查找该对应关系表，确定器件参数。所述器件参数包括但不限于：光信号脉冲调制模块的脉冲编码方式、光探测器的工作模式、分布式光放大模块的放大参数等。
在一实施例中，如图2a所示，所述光产生模块1包括激光器101、第一耦合器102、光信号扫频模块103和光信号脉冲调制模块104，所述第一耦合器102包括输入端口A11和两个输出端口A12、A13，所述激光器101连接到所述第一耦合器102的输入端口A11，所述第一耦合器102的一输出端口A12连接至所述光信号扫频模块103，所述第一耦合器102的另一输出端口A13连接至所述光信号脉冲调制模块104，所述光信号扫频模块103的输出端口即为所述光产生模块的第一输出端口A4，所述光信号脉冲调制模块104的输出端口即为所述光产生模块的第二输出端口A5，其中：
所述激光器101用于，产生光信号至所述第一耦合器102；
所述第一耦合器102用于，将输入的光信号分为两路，一路输出至所述光信号扫频模块103，一路输出至光信号脉冲调制模块104；
所述光信号扫频模块103用于，将输入的光信号进行调制为扫频光信号后通过所述第一输出端口A4输出；比如，进行频率搬移。
所述光信号脉冲调制模块104用于，将输入的光信号转换为脉冲光信号后通过所述第二输出端口A5输出。
所述激光器101产生光信号，输入至第一耦合器102，第一耦合器102将输入的光信号分为两路，分别输入到光信号扫频模块103和光信号脉冲调制模块104，光信号扫频模块103对输入的光信号进行频率搬移后输出；光信号脉冲调制模块104将输入的光信号调制为脉冲光信号后输出。
在另一实施例中，如图2b所示，所述光产生模块1包括激光器105，激光器106和光信号脉冲调制模块104，激光器106连接至光信号脉冲调制模块104，其中，激光器105为可扫频的连续激光源，激光器106为连续激光源，激光器105的输出端口即为光产生模块1的输出端口A4，所述光信号脉冲调制模块104的输出端口即为所述光产生模块1的第二输出端口A5，其中，激光器105输出扫频光信号；激光器106输出光信号至光信号脉冲调制模块104，光信号脉冲调制模块104将输入的光信号调制为脉冲光信号后输出。
在另一实施例中，如图2c所示，所述光产生模块1包括激光器107，激光器108和光信号扫频模块103，激光器107连接至光信号扫频模块103，所述光信号扫频模块103的输出端口即为所述光产生模块的输出端口A4，激光器108的输出端口即为光产生模块的输出端口A5，其中，激光器107为连续激光源，激光器108为脉冲激光源，激光器108输出脉冲光信号；激光器107输出光信号至光信号扫频模块103，光信号扫频模块103对输入的光信号进行频率搬移后输出。
在另一实施例中，如图2d所示，所述光产生模块1包括激光器105和激光器108，激光器105的输出端口即为光产生模块1的输出端口A4，激光器108的输出端口即为光产生模块1的输出端口A5，激光器105为可扫频的连续激光源，激光器108为脉冲激光源，激光器105用于通过端口A4输出扫频光信号，激光器108用于通过端口A5输出脉冲光信号。
所述数据采集处理和系统控制模块5可对光信号扫频模块103进行控制，包括不限于频率搬移的大小与速率，连续光信号的光功率大小调节；对光信号脉冲调制模块104进行控制，包括不限于电脉冲的宽度与周期，脉冲光信号的光功率大小调节；对接收到的光信号进行处理分析。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图3a所示，所述放大装置包括第一波分复用器6、分布式光放大模块7和第二波分复用器8，所述第一波分复用器6包括第一输入端口A14和第二输入端口A15，以及，一输出端口A16；所述第二波分复用器8包括第三输入端口A19和第四输入端口A20，以及，一输出端口A21，所述分布式光放大模块7包括第三输出端口A17和第四输出端口A18，所述光产生模块1的第一输出端口A4连接至所述第一波分复用器6的第一输入端口A14，所述分布式光放大模块7的第三输出端口A17连接至所述第一波分复用器的第二输入端口A15，所述分布式光放大模块7的第四输出端口A18连接至所述第二波分复用器8的第四输入端口A20，所述光环形器2的第二端口A2连接至所述第二波分复用器8的第三输入端口A19；第一波分复用器6和第二波分复用器8为用来耦合不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件。分布式光放大模块7比如为喇曼光放大器，基于受激喇曼散射(SRS)实现分布式放大。传感光纤F连接在端口A21和端口A16之间。
其中，所述的第一波分复用器6和第二波分复用器8为典型的为2*1结构，即1个com端输出口，两个输入端口。如果采用高阶分布式拉曼放大方案，为N*1结构，N为自然数。
该实施例的方案中引入分布式放大模块，这样根据监测距离的不同，智能调节分布式放大模块的输出功率，进一步提升各个传感距离情况下BOTDR/BOTDA的性能。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图3b所示，所述放大装置包括第一波分复用器6和分布式光放大模块7，所述第一波分复用器6包括第一输入端口A14和第二输入端口A15，以及，一输出端口A16；所述光产生模块的第一输出端口A4连接至所述第一波分复用器6的第一输入端口A14，所述分布式光放大模块的输出端口A17连接至所述第一波分复用器的第二输入端口A15；传感光纤连接在端口A2和端口A16之间。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图3c所示，所述放大装置包括分布式光放大模块7和第二波分复用器8，所述第二波分复用器8包括第三输入端口A19和第四输入端口A20，以及，一输出端口A21，所述分布式光放大模块7的输出端口A18连接至所述第二波分复用器7的第四输入端口A20，所述光环形器的第二端口A2连接至所述第二波分复用器的第三输入端口A19。传感光纤连接在端口A4和端口A21之间。
其中，所述数据采集处理和系统控制模块5可对分布式光放大模块7进行控制，包括但不限于分布式放大中泵浦光信号的功率大小的调节。
需要说明的是，图3a～图3c的光产生模块1可以是图2a～图2d之间的任一种，不再赘述。
如图4所示，本发明一实施例提供一种分布式光纤传感系统的控制方法，包括：
步骤401，确定传感光纤的状态；
步骤402，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式。
在一实施例中，所述步骤401中确定传感光纤的状态包括：根据数据采集处理和系统控制模块采采集到的电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤。
在一实施例中，所述根据采集到的电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤包括：
当采集到的所述电信号的变化大于或大于等于预设值时，判断存在断纤。其中，电信号的变化比如为当前时刻的电信号和前一时刻的电信号的电压幅度的变化。
在一实施例中，所述控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当所述传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式，控制所述光产生模块输出扫频光信号和脉冲光信号；
当所述传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式，控制所述光产生模块只输出脉冲光信号。
在一实施例中，所述方法还包括：根据采集到的所述电信号的变化确定断纤位置。
在一实施例中，根据所述电信号的变化确定断纤位置后，还包括：根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。
下面以图2a所示系统对分布式光纤传感的工作过程作进一步进行说明。
图2a中的BOTDR为较为简单的直接探测型BOTDR系统。光信号扫频模块103和光信号脉冲调制模块104被数据采集处理和系统控制模块5所控制。
该分布式光纤传感系统其默认工作模式为第一模式(BOTDA模式)，此时数据采集处理和系统控制模块5控制光信号扫频模块104正常工作，同时滤波模块3的中心波长与激光器101的输出波长一致，光探测模块4接收到的信号光为传感光纤F尾端注入的连续探测光；当传感光纤F某处发生断纤时，数据采集处理和系统控制模块5控制光信号扫频模块103关闭，如图5所示，此时光探测器模块4接收到的信号光为传感光纤F前端注入的脉冲光在传感光纤F中自发布里渊作用产生的自发布里渊信号的后向散射光。具体工作过程包括：
a)将激光器101输出的信号光用第一耦合器102分成两路之后得到的两路光分别作为BOTDA模式下的探测光(A12端口输出)和泵浦光(A13端口输出)，作为BOTDA模式下的泵浦光的这一路光同时作为BOTDR模式(第二模式)下的探测信号光；
b)所述探测光通过光信号扫频模块103进行调制，对原始载波进行频率搬移，然后注入传感光纤F(此时系统工作在BOTDA模式)，当传感光纤F发生断纤时数据采集处理和系统控制模块5关闭光信号扫频模块103(此时系统工作在BOTDR模式)；
c)所述泵浦光通过光信号脉冲调制模块104调制为脉冲光，经环形器2进入传感光纤F；
d)正向传播的探测光和反向散射的泵浦光的自发布里渊信号光经环行器的端口A3输出，经过滤波模块3输入光探测模块4，由光探测模块4转换为点信号，最终被数据采集处理和系统控制模块5接收处理分析。
如附图6所示，包括以下步骤：
步骤601，系统工作在BOTDR模式，采集电信号；
步骤602，对采集到的电信号的电压幅度进行判断，电压幅度突降时，执行步骤603，否则，执行步骤601；
正常工作时，系统处于BOTDA模式，光探测模块4接收到的是连续的探测光信号，如果某个时刻传感光纤链路某个位置出现断纤，这样会导致连续的探测光信号无法传到光探测模块4，此时光探测模块4接收到的是十分微弱的脉冲光信号的后向散射光信号，导致电压突降；
步骤603，对当前时刻(突降时刻)和前一时刻的电压幅度进行分析，如果符合断纤情形(电压幅度的变化值大于或大于等于预设值，且当前时刻电压幅度非0)，执行步骤603，如果不符合断纤情形，执行步骤610；
其中，非断纤情形包括系统的设备产生故障等，比如某个模块出现故障，比如，当前时刻电压为0时判断为系统故障。当然，也可以不在此处对是否系统故障进行判断，不根据电压幅度进行判断，通过其他方式进行判断，比如直接对设备进行监控等。
步骤604，对突降时刻和突降前一时刻的采样信号进行对比分析，确定断纤位置与入射端的距离，关闭分布式光纤传感系统；
步骤605，将分布式光纤传感系统的工作模式从BOTDA模式切换为BOTDR模式；
进行模式切换包括：调整数据采集处理和系统控制模块对信号的分析处理方法(调整为BOTDR模式对应的分析处理方法)。
步骤606，根据断纤位置与入射端的距离对器件的工作状态进行调整(对器件参数进行调整)；
比如，调整激光器101的参数。当存在分布式光放大模块时，也调整分布式光放大模块的参数。根据断纤位置调整参数，可以进一步提高测量结果的准确性。
步骤607，根据新的器件参数设置，重新启动该分布式光纤传感系统；
步骤608，对处于BOTDR模式下的接收到的信号进行有效性分析：如果信号正常，转步骤609，如果信号异常，转步骤610；
其中，进行有效性分析是指判断信号是否处于BOTDR模式下的参数范围。
步骤609，上报第一信息，结束；比如上报“断纤位置位于x.xxx km处，同时系统已切换到BOTDR模式，将继续对0～x.xxx km传感光纤进行监测”；
步骤610，上报系统故障，结束。
需要说明的是，上述实施例中仅说明了从BOTDA切换到BOTDR，也可以从BOTDR切换到BOTDA。与上述流程类似，但此时采集到的信号的变化方式不一样。当信号变化符合光纤无断纤的情形时，相应的可以切换到BOTDA模式。
本实施例中，分布式光纤传感系统的默认工作模式为BOTDA状态，当检测到传感光纤任意位置处发生断纤时，将自动上报记录断纤位置与入纤位置的距离，同时将工作模式切换为单端探测的BOTDR模式，使得部分光纤链路还能正常监测。另外，根据记录的距离调整激光器、分布式光放大模块的功率，确保在不同监测距离下实现相对较优的测量结果。上述方案结合了BOTDA的长距离高性能的特性和BOTDR的单端测量的简便性，提升了分布式光纤传感系统的适应能力和工程实用性，同时具有相对较低的系统总体成本。
将BOTDA与相干探测型的BOTDR结合，使得BOTDR系统的性能得到进一步提升。如图7所示，本发明另一实施例提供一种分布式光纤传感系统，包括：光产生模块1、光环形器2、、数据采集处理和系统控制模块5、第一光开关模块9、第二光开关模块10、第二耦合器11、第一滤波模块12、第二滤波模块13和光探测模块14，其中，所述光环形器2至少包括存在顺序关系的第一端口A1、第二端口A2和第三端口A3，所述光产生模块1包括第一输出端口A4和第二输出端口A5，所述第二耦合器11包括两个输入端口A22、A23和输出端口A24，所述第一光开关模块9包括输入端口A25、第五输出端口A26和第六输出端口A27，所述第二光开关模块10包括输入端口A28、第七输出端口A29和第八输出端口A30，所述光产生模块1的第一输出端口A4连接至所述第一光开关模块9的输入端口A25，所述第一光开关模块9的第六输出端口A27连接至所述第二耦合器11的一输入端口A22，所述第二耦合器的输出端口A24连接至所述光探测模块14的输入端口A31，所述光探测模块14的输出端口连接至所述数据采集处理和系统控制模块5的端口A10；所述光产生模块1的第二输出端口A5连接至所述光环形器2的第一端口A1，所述光环形器2的第三端口A3连接至所述第二光开关模块10的输入端口A28，所述第二光开关模块10的第七输出端口A29连接至所述第一滤波模块12的一端即端口A33，所述第一滤波模块的另一端A34连接至所述光探测模块14的输入端口A32，所述第二光开关模块10的第八输出端口A30连接至所述第二滤波模块13的一端A35，所述第二滤波模块的另一端A36连接至所述第二耦合器11的另一输入端口A23，其中：
所述光产生模块1用于，通过所述第一输出端口A4输出扫频光信号，以及通过所述第二输出端口A5输出脉冲光信号；
所述光环形器2用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；
所述第一滤波模块12用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块14；具体的，实现BOTDA探测信号光与BOTDR探测信号光、分布式光放大泵浦残留光等的分离，同时保证BOTDA探测信号光的光信噪比足够大；
所述第二滤波模块用13于，对输入光信号进行滤波后输出至所述第二耦合器11；具体的，实现BOTDR探测信号光与BOTDA探测信号光、分布式光放大泵浦残留光等的分离，同时保证BOTDR探测信号光的光信噪比足够大；
所述第一光开关模块9用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块5的控制，将输入的光信号从所述第一光开关模块9的第五输出端口A26输出，或者，从所述第一光开关模块9的第六输出端口A27输出；其中，在BOTDA工作模式下，输出端口A26起作用，此时第一光开关模块9连接到第一波分复用器11的输入端口A14，BOTDA探测信号光进入传感光纤20；在BOTDR工作模式下，输出端口A27起作用，此时第一光开关模块9连接到第二耦合器11，BOTDR本征光进入第二耦合器11。
所述第二光开关模块10用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块5的控制，将输入的光信号从所述第二光开关模块10的第七输出端口A29输出，或者，从所述第二光开关模块10的第八输出端口A30输出；其中，在BOTDA工作模式下，第二光开关模块10的输出端口A29起作用，此时第二光开关模块10连接到第一滤波模块12，BOTDA探测信号光经过第二光开关模块10、第一滤波模块12进入光探测模块14；在BOTDR工作模式下，第二光开关模块10的输出端口A30起作用，此时第二光开关模块10连接到第二滤波模块13，进而连接到第二耦合器11，BOTDR探测光信号通过第二光开关模块13、第二滤波模块13进入第二耦合器11，然后与BOTDR本征光信号进行相干拍频，最后进入光探测模块33。
所述第二耦合器11用于，将从所述第二耦合器11的一输入端口输入的光信号和从所述第二耦合器的另一输入端口输入的光信号进行相干拍频后输出至所述光探测模块14；所述第二耦合器典型的为3dB耦合器。
所述光探测模块14用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块5；
所述数据采集处理和系统控制模块5用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。其中，目标信息即该光纤传感系统需要检测的信息，比如应变信息，温度信息等等。
本实施例提供的分布式光纤传感系统，在光纤断裂后，根据传感光纤状态改变系统的工作模式，在传感光纤断裂时变更系统工作模式为断裂时对应的工作模式，实现在光纤断裂情况下系统继续进行监测工作(信号光入射位置到断点位置区域的监测)。装置结构简单，易于实现，且成本低。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5确定传感光纤的状态包括：根据所述电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤。比如，当前时刻的电信号和前一时刻采集到的电信号的差值大于或大于等于预设值，则发生断纤。所述电信号比如为电压幅度值。本实施例提供的方案，能实现断纤的自动检测。当然，也可以取多个时刻的电信号值来判断是否断纤，等等。需要说明的是，也可能接收外部指令获知发生断纤，等等。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当所述传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式，控制所述第一光开关模块9将输入的光信号从所述第一光开关模块的第五输出端口A26输出，控制所述第二光开关模块将输入的光信号从所述第二光开关10的第七输出端口A29输出；该模式下，探测光信号经第一光开关模块9到达第一波分复用器6，进而进入传感光纤F，经第二波分复用器8进入光环形器2，从光环形器2到达第二光开关模块10，然后通过第一滤波模块12到达光探测模块14，由光探测模块14转换为电信号后，由数据采集处理和系统控制模块5采集处理。
当所述传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式，控制所述第一光开关模块9将输入的光信号从所述第一光开关模块9的第六输出端口A27输出，控制所述第二光开关模块10将输入的光信号从所述第二光开关模块10的第八输出端口A30输出。该模式下，本征光信号经第一光开关模块9到达第二耦合器11，探测光信号经光环形器2、第二波分复用器8进入传感光纤，其后向散射光经第二波分复用器8进入光环形器2，从光环形器2到达第二光开关模块10，然后通过第二滤波模块12到达第二耦合器11，第二耦合器11对输入的本征光信号和后向散射光进行相干拍频后输出至所述光探测模块14，由光探测模块14转换为电信号后，由数据采集处理和系统控制模块5采集处理。
两种模式下的采集的信号不同，相应的处理分析方式也不同，因此，在数据采集处理和系统控制模块5处需要进行处理方式的变更(与工作模式对应)。另外，器件参数也需要根据工作模式不同进行相应的变更，比如光产生模块1中的相关器件(比如激光器)等的参数进行相应变更。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5还用于，根据所述采集到的所述电信号的变化确定所述传感光纤的断纤位置。
在一实施例中，所述数据采集处理和系统控制模块5还用于，根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。比如，调整光产生模块1中的激光器的参数，调整分布式光放大模块7的参数。可以预先通过测试确定不同断纤位置的器件参数，建立断纤位置与器件参数的对应关系表，进而根据断纤位置查找该对应关系表，确定器件参数。
在一实施例中，如图8所示，所述光产生模块1包括激光器101、第一耦合器102、光信号扫频模块103和光信号脉冲调制模块104，所述第一耦合器102包括输入端口A11和两个输出端口A12、A13，所述激光器101连接到所述第一耦合器102的输入端口A11，所述第一耦合器102的一输出端口A12连接至所述光信号扫频模块103，所述第一耦合器102的另一输出端口A13连接至所述光信号脉冲调制模块104，所述光信号扫频模块103的输出端口即为所述光产生模块1的第一输出端口A4，所述光信号脉冲调制模块104的输出端口即为所述光产生模块1的第二输出端口A5，其中，
所述激光器101产生光信号，输入至第一耦合器102，第一耦合器102将输入的光信号分为两路，分别输入到光信号扫频模块103(作为BOTDA模式下的探测光或者作为BOTDR模式下的本征光)和光信号脉冲调制模块104(作为BOTDA模式下的泵浦光或者BOTDR模式下的探测信号光)；光信号扫频模块103对输入的光信号进行调制(对原始载波进行频率搬移)后输出；光信号脉冲调制模块104将输入的光信号调制为脉冲光信号后输出。
所述数据采集处理和系统控制模块5可对光信号扫频模块103进行控制，包括不限于频率搬移的大小与速率，连续光信号的光功率大小调节；对光信号脉冲调制模块104进行控制，包括不限于电脉冲的宽度与周期，脉冲光信号的光功率大小调节；对接收到的光信号进行处理分析。
需要说明的是，所述光产生模块1还可为如图2b～图2d的结构，此处不再赘述。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图9a所示，所述放大装置包括第一波分复用器6、分布式光放大模块7和第二波分复用器8，所述第一波分复用器6包括第一输入端口A14和第二输入端口A15，以及，一输出端口A16；所述第二波分复用器8包括第三输入端口A19和第四输入端口A20，以及，一输出端口A21，所述分布式光放大模块7包括第三输出端口A17和第四输出端口A18，所述第一光开关模块9的输出端口A26连接至所述第一波分复用器6的第一输入端口A14，所述分布式光放大模块7的第三输出端口A17连接至所述第一波分复用器的第二输入端口A15，所述分布式光放大模块7的第四输出端口A18连接至所述第二波分复用器8的第四输入端口A20，所述光环形器2的第二端口A2连接至所述第二波分复用器8的第三输入端口A19；第一波分复用器6和第二波分复用器8为用来耦合不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件。分布式光放大模块7比如为喇曼光放大器，基于受激喇曼散射(SRS)实现分布式放大。传感光纤F连接在端口A21和端口A16之间。
其中，所述的第一波分复用器6和第二波分复用器8为典型的为2*1结构，即1个com端输出口，两个输入端口。如果采用高阶分布式拉曼放大方案，为N*1结构，N为自然数。
所述数据采集处理和系统控制模块5可对分布式光放大模块7进行控制，包括但不限于分布式放大中泵浦光信号的功率大小的调节。
该实施例的方案中引入分布式放大模块，这样根据监测距离的不同，智能调节分布式放大模块的输出功率，进一步提升各个传感距离情况下BOTDR/BOTDA的性能。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图9b所示，所述放大装置包括第一波分复用器6和分布式光放大模块7，所述第一波分复用器6包括第一输入端口A14和第二输入端口A15，以及，一输出端口A16；所述第一光开关模块9的输出端口A26连接至所述第一波分复用器6的第一输入端口A14，所述分布式光放大模块的输出端口A17连接至所述第一波分复用器的第二输入端口A15；传感光纤连接在端口A2和端口A16之间。
在一实施例中，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，如图9c所示，所述放大装置包括分布式光放大模块7和第二波分复用器8，所述第二波分复用器8包括第三输入端口A19和第四输入端口A20，以及，一输出端口A21，所述分布式光放大模块7的输出端口A18连接至所述第二波分复用器7的第四输入端口A20，所述光环形器2的第二端口A2连接至所述第二波分复用器的第三输入端口A19。传感光纤连接在端口A26和端口A21之间。
需要说明的是，图9a～图9c的光产生模块1可以是图2a～图2d之间的任一种，不再赘述。
上述传感光纤F比如为长距离传感光纤(>50km)，当然，本申请不限于此。
需要说明的是，图4所示控制方法也可以应用在上述实施例中，应用在上述实施例中红时，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当所述传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式，控制所述第一光开关模块9将输入的光信号从所述第一光开关模块9的第五输出端口A26输出，控制所述第二光开关模块10将输入的光信号从所述第二光开关的第七输出端口A29输出；
当所述传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式，控制所述第一光开关模块9将输入的光信号从所述第一光开关模块9的第六输出端口A27输出，控制所述第二光开关模块10将输入的光信号从所述第二光开关模块的第八输出端口A30输出。
以图10所示分布式光纤传感系统为例对本申请作进一步说明。图10所示系统工作过程如下：
a)激光器101输出的信号光被第一耦合器102分成两路：得到的两路连续光分别作为BOTDA模式下的探测信号光(A12端口输出)和泵浦光(A13端口输出)，同时可作为BOTDR的本征光(A12端口输出)和探测信号光(A13端口输出)；
b)所述BOTDA泵浦光/BOTDR探测光经由光信号脉冲调制模块104后，连续光被调制为脉冲光信号，然后经由光环形器2进入通过第二波分复用器8，进入传感光纤F。
c)所述的BOTDA探测光/BOTDR本征光通过光信号扫频模块103实现对原始载波的频率搬移，然后进入第一光开关模块9的输入端口A25。
d)携带着传感光纤各个位置处信息的BOTDA探测光信号/BOTDR探测光信号(与BOTDA探测光信号不同，BOTDR探测光信号为光纤后向散射的自发布里渊光)经由光环形器2进入第二光开关模块10。
当系统切换进入BOTDA模式时，所述第二光开关模块10的输出端口A29起作用，连接到第一滤波模块的输入端口A33，BOTDA探测光进入光探测模块14；
当系统切换进入BOTDR模式时，所述第二光开关模块10的输出端口A30起作用，连接到第二滤波模块的输入端口A35，BOTDR探测光信号经过第二光开关模块10、第二滤波模块13进入第二耦合器11，然后与BOTDR本征光信号进行相干拍频，最后进入光探测模块14。
e)光探测模块14将光信号转换为电信号，最终被数据采集处理和系统控制模块5接收处理分析。
下面分不同模式进行说明。首先说明BOTDA模式下的工作过程。
如图11a所示，BOTDA模式下，第一光开关模块9的输出端口A26起作用，此时第一光开关模块9连接到第一波分复用器6的输入端口A14，BOTDA探测信号光进入传感光纤20；第二光开关模块10的输出端口A29起作用，此时第二光开关模块10连接到第一滤波模块12，BOTDA探测信号光经过第二光开关模块10、第一滤波模块12进入光探测模块14；
如图11a所示，激光器101输出的光信号经第一耦合器102分成两路之后得到的两路光分别作为BOTDA的探测光(A12方向)和泵浦光(A13方向)，其中，探测光输入到光信号扫频模块103；泵浦光输入到光信号脉冲调制模块104；
探测光通过光信号扫频模块103实现对原始载波的频率搬移，然后进入第一光开关模块9的输入端口A25。经第一光开关模块9进入第一波分复用器6，然后进入传感光纤F；
泵浦光经由光信号脉冲调制模块104，连续光被调制为脉冲光信号，然后从端口A1进入光环形器2，从光环形器2的端口A2输出到第二波分复用器8，进入传感光纤20。
正向传播的BOTDA探测光和反向散射的泵浦光经环行器2的端口A3输出到第二光开关模块10。
第二光开关模块10的端口A29起作用，连接到第一滤波模块12的输入端口，BOTDA探测信号光通过第一滤波模块12进入光探测模块14；
所述光探测模块14将光信号转换为电信号，该电信号最终被数据采集处理和系统控制模块5接收处理分析。
其次说明BOTDR模式下的工作过程。
如图11b所示，BOTDR模式下，第一光开关模块9的输出端口A27起作用，此时第一光开关模块9连接到第二耦合器11，BOTDR本征光进入第二耦合器11。第二光开关模块10的输出端口A30起作用，此时第二光开关，模块10连接到第二滤波模块13，进而连接到第二耦合器11，BOTDR探测光信号通过第二光开关模块13、第二滤波模块13进入第二耦合器11，然后与BOTDR本征光信号进行相干拍频，最后进入光探测模块33。
下面对BOTDR模式下的工作过程进行详细说明。
激光器101输出的光信号被第一耦合器102分成两路，一路作为BOTDR的本征光，输入到光信号扫频模块103，一路作为BOTDR的探测光，输入到光信号脉冲调制模块104；
所述BOTDR的探测光经由光信号脉冲调制模块104后，连续光被调制为脉冲光信号，然后经由光环形器2进入第二波分复用器8，再进入传感光纤。
所述BOTDR的本征光通过光信号扫频模块103实现对原始载波的频率搬移，然后进入第一光开关模块9。所述第一光开关模块的输出端口A27起作用，连接到第二耦合器11的输入端口，BOTDR本征光进入第二耦合器11。
携带着传感光纤各个位置处信息的BOTDR探测光(与BOTDA不同，此处的BOTDR探测光为光纤后向散射的自发布里渊光)经由光环形器进入第二光开关模块10。所述第二光开关模块的输出端口A30起作用，连接到第二滤波模块13的输入端口，BOTDR探测光通过第二滤波模块13进入第二耦合器11，然后与BOTDR本征光进行相干拍频，最后进入光探测模块14。
所述光探测模块14将光信号转换为电信号，最终被数据采集处理和系统控制模块5接收处理分析。
其中，BOTDA模式和BOTDR模式的切换根据是否发生光纤断裂进行，其中，当传感光纤的状态正常(无断纤)时，系统工作在BOTDA模式下，当传感光纤发生断纤时，系统工作在BOTDR模式下。
如图12所示，本发明一实施例提供的对图10所示分布式光纤传感系统的控制方法包括：
步骤1201，数据采集处理和系统控制模5采集每个时刻接收到的光探测模块14转换过来电信号；
步骤1202，出现电压幅度的大幅度变化时(需要指出的是正常工作时，系统处于BOTDA模式，这样光探测模块接收到的是连续的探测光信号，如果某个时刻传感光纤链路某个位置出现断纤，这样会导致连续的探测光信号无法传到光探测模块，此时光探测模块接收到的是十分微弱的脉冲光信号的后向散射光信号)，比如变化值大于等于预设值，进入步骤1203，否则，进入步骤1201；
步骤1203，判断此时传感光纤链路出现断纤，对突降时刻和突降前一时刻的采样信号进行对比分析，确定断纤位置与入射端的距离，关闭分布式光纤传感系统；
步骤1204，将分布式光纤传感系统的工作模式从BOTDA模式切换为BOTDR模式；
进行模式切换包括：关闭光信号扫频模块103，调整数据采集处理和系统控制模块对信号的分析处理方法(BOTDR模式对应的分析处理方法)。
步骤1205，根据断纤位置与入射端的距离对器件的工作状态进行调整(对器件参数进行调整)；
比如，调整激光器101的参数。当存在分布式光放大模块时，也调整分布式光放大模块的参数。根据距离通过调整参数，可以进一步提高测量结果的准确性。
步骤1206，根据新的器件参数设置，重新启动该分布式光纤传感系统；
步骤1207，对处于BOTDR模式下的接收到的信号进行有效性分析：如果信号正常，转步骤1208，如果信号异常，转步骤1209；
步骤1208，上报第一信息，结束；比如上报“断纤位置位于x.xxx km处，同时系统已切换到BOTDR模式，将继续对0～x.xxx km传感光纤进行监测”；
步骤1209，上报“系统故障”，结束。
需要说明的是，也可使用图6所示控制方法。
如图13所示，本发明一实施例提供一种控制装置130，包括存储器131和处理器132，所述存储器131存储有程序，所述程序在被所述处理器132读取执行时，实现任一实施例所述的控制方法。
如图14所示，本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质140，所述计算机可读存储介质140存储有一个或者多个程序141，所述一个或者多个程序141可被一个或者多个处理器执行，以实现任一实施例所述的控制方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (21)
1.一种分布式光纤传感系统，包括：光产生模块、光环形器、滤波模块、光探测模块、数据采集处理和系统控制模块，其中，所述光环形器至少包括存在顺序关系的第一端口、第二端口和第三端口，所述光产生模块包括第一输出端口和第二输出端口，所述光产生模块的第二输出端口连接至所述光环形器的第一端口，所述光环形器的第三端口连接至所述滤波模块的输入端口，所述滤波模块的输出端口连接至所述光探测模块的输入端口，所述光探测模块的输出端口连接至所述数据采集处理和系统控制模块，其中：
所述光产生模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，通过所述第一输出端口输出扫频光信号以及通过所述第二输出端口输出脉冲光信号；或者，只通过所述第二输出端口输出所述脉冲光信号；
所述光环形器用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；
所述滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块；
所述光探测模块用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块；
所述数据采集处理和系统控制模块用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块确定传感光纤的状态包括：根据所述电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤。
3.根据权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当所述传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式，控制所述光产生模块输出所述扫频光信号和所述脉冲光信号；
当所述传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式，控制所述光产生模块只输出所述脉冲光信号。
4.根据权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块还用于，根据所述电信号的变化确定所述传感光纤的断纤位置。
5.根据权利要求4所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块还用于，根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。
6.根据权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光产生模块包括激光器、第一耦合器、光信号扫频模块和光信号脉冲调制模块，所述第一耦合器包括输入端口和两个输出端口，所述激光器连接到所述第一耦合器的输入端口，所述第一耦合器的一输出端口连接至所述光信号扫频模块，所述第一耦合器的另一输出端口连接至所述光信号脉冲调制模块，所述光信号扫频模块的输出端口即为所述光产生模块的第一输出端口，所述光信号脉冲调制模块的输出端口即为所述光产生模块的第二输出端口，其中，
所述激光器用于，产生光信号至所述第一耦合器；
所述第一耦合器用于，将输入的光信号分为两路，一路输出至所述光信号扫频模块，一路输出至所述光信号脉冲调制模块；
所述光信号扫频模块用于，将输入的光信号进行调制为扫频光信号后通过所述第一输出端口输出；
所述光信号脉冲调制模块用于，将输入的光信号转换为脉冲光信号后通过所述第二输出端口输出。
7.根据权利要求1至6任一所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，其中：
所述放大装置包括第一波分复用器、分布式光放大模块、第二波分复用器，所述第一波分复用器包括第一输入端口和第二输入端口，以及，一输出端口；所述第二波分复用器包括第三输入端口和第四输入端口，以及，一输出端口，所述分布式光放大模块包括第三输出端口和第四输出端口，所述光产生模块的第一输出端口连接至所述第一波分复用器的第一输入端口，所述分布式光放大模块的第三输出端口连接至所述第一波分复用器的第二输入端口，所述分布式光放大模块的第四输出端口连接至所述第二波分复用器的第四输入端口，所述光环形器的第二端口连接至所述第二波分复用器的第三输入端口；
或者，所述放大装置包括第一波分复用器和分布式光放大模块，所述第一波分复用器包括第一输入端口和第二输入端口，以及，一输出端口；所述光产生模块的第一输出端口连接至所述第一波分复用器的第一输入端口，所述分布式光放大模块的输出端口连接至所述第一波分复用器的第二输入端口；
或者，
所述放大装置包括分布式光放大模块和第二波分复用器，所述第二波分复用器包括第三输入端口和第四输入端口，以及，一输出端口，所述分布式光放大模块的输出端口连接至所述第二波分复用器的第四输入端口，所述光环形器的第二端口连接至所述第二波分复用器的第三输入端口。
8.一种分布式光纤传感系统，包括：光产生模块、光环形器、第一滤波模块、第二滤波模块、光探测模块、数据采集处理和系统控制模块，第二耦合器、第一光开关模块，第二光开关模块，其中，所述光环形器至少包括存在顺序关系的第一端口、第二端口和第三端口，所述光产生模块包括第一输出端口和第二输出端口，所述第二耦合器包括输出端口和两个输入端口，所述第一光开关模块包括输入端口、第五输出端口和第六输出端口，所述第二光开关模块包括输入端口、第七输出端口和第八输出端口，所述光产生模块的第一输出端口连接至所述第一光开关模块的输入端口，所述第一光开关模块的第六输出端口连接至所述第二耦合器的一输入端口，所述第二耦合器的输出端口连接至所述光探测模块的输入端口，所述光探测模块的输出端口连接至所述数据采集处理和系统控制模块；所述光产生模块的第二输出端口连接至所述光环形器的第一端口，所述光环形器的第三端口连接至所述第二光开关模块的输入端口，所述第二光开关模块的第七输出端口连接至所述第一滤波模块的一端，所述第一滤波模块的另一端连接至所述光探测模块的输入端口，所述第二光开关模块的第八输出端口连接至所述第二滤波模块的一端，所述第二滤波模块的另一端连接至所述第二耦合器的另一输入端口，其中：
所述光产生模块用于，通过所述第一输出端口输出扫频光信号，以及通过所述第二输出端口输出脉冲光信号；
所述光环形器用于，将输入的光信号从输入端口对应的下一端口输出；
所述第一滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述光探测模块；
所述第二滤波模块用于，对输入的光信号进行滤波后输出至所述第二耦合器；
所述第一光开关模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，将输入的光信号从所述第一光开关模块的第五输出端口输出，或者，从所述第一光开关模块的第六输出端口输出；
所述第二光开关模块用于，根据所述数据采集处理和系统控制模块的控制，将输入的光信号从所述第二光开关模块的第七输出端口输出，或者，从所述第二光开关模块的第八输出端口输出；
所述第二耦合器用于，将从所述第二耦合器的一输入端口输入的光信号和从所述第二耦合器的另一输入端口输入的光信号进行相干拍频后输出至所述光探测模块；
所述光探测模块用于，将输入的光信号转换为电信号，将所述电信号输出至所述数据采集处理和系统控制模块；
所述数据采集处理和系统控制模块用于，确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式，以及，根据输入的电信号以及当前的工作模式确定目标信息。
9.根据权利要求8所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块确定传感光纤的状态包括：根据所述电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤。
10.根据权利要求9所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式包括：
当传感光纤无断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第一模式，控制所述第一光开关模块将输入的光信号从所述第一光开关模块的第五输出端口输出，控制所述第二光开关模块将输入的光信号从所述第二光开关的第七输出端口输出；
当传感光纤有断纤时，控制所述分布式光纤传感系统工作在第二模式，控制所述第一光开关模块将输入的光信号从所述第一光开关模块的第六输出端口输出，控制所述第二光开关模块将输入的光信号从所述第二光开关模块的第八输出端口输出。
11.根据权利要求8所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块还用于，根据所述电信号的变化确定所述传感光纤的断纤位置。
12.根据权利要求11所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集处理和系统控制模块还用于，根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。
13.根据权利要求8所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光产生模块包括激光器、第一耦合器、光信号扫频模块和光信号脉冲调制模块，所述激光器连接到所述第一耦合器的输入端口，所述第一耦合器的一输出端口连接至所述光信号扫频模块，所述第一耦合器的另一输出端口连接至所述光信号脉冲调制模块，所述光信号扫频模块的输出端口即为所述光产生模块的第一输出端口，所述光信号脉冲调制模块的输出端口即为所述光产生模块的第二输出端口，其中：
所述激光器用于，产生光信号至所述第一耦合器；
所述第一耦合器用于，将输入的光信号分为两路，一路输出至所述光信号扫频模块，一路输出至光信号脉冲调制模块；
所述光信号扫频模块用于，将输入的光信号进行调制为扫频光信号后通过所述第一输出端口输出；
所述光信号脉冲调制模块用于，将输入的光信号转换为脉冲光信号后通过所述第二输出端口输出。
14.根据权利要求8至13任一所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述分布式光纤传感系统还包括放大装置，其中：
所述放大装置包括第一波分复用器、分布式光放大模块、第二波分复用器，所述第一波分复用器包括第一输入端口和第二输入端口，以及，一输出端口；所述第二波分复用器包括第三输入端口和第四输入端口，以及，一输出端口，所述分布式光放大模块包括第三输出端口和第四输出端口，所述第一光开关模块的第五输出端口连接至所述第一波分复用器的第一输入端口，所述第一波分复用器的第二输入端口连接至所述分布式光放大模块的第三输出端口，所述分布式光放大模块的第四输出端口连接至所述第二波分复用器的第四输入端口，所述光环形器的第二端口连接至所述第二波分复用器的第三输入端口；
或者，所述放大装置包括第一波分复用器和分布式光放大模块，所述第一波分复用器包括第一输入端口和第二输入端口，以及，一输出端口；所述第一光开关模块的第五输出端口连接至所述第一波分复用器的第一输入端口，所述分布式光放大模块的输出端口连接至所述第一波分复用器的第二输入端口；
或者，
所述放大装置包括分布式光放大模块和第二波分复用器，所述第二波分复用器包括第三输入端口和第四输入端口，以及，一输出端口，所述分布式光放大模块的输出端口连接至所述第二波分复用器的第四输入端口，所述光环形器的第二端口连接至所述第二波分复用器的第三输入端口。
15.一种如权利要求1至14任一所述的分布式光纤传感系统的控制方法，包括：
确定传感光纤的状态，控制所述分布式光纤传感系统工作在与所述传感光纤的状态对应的工作模式。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述确定传感光纤的状态包括：根据数据采集处理和系统控制模块采集到的电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述根据采集到的电信号的变化判断所述传感光纤是否断纤包括：
当采集到的所述电信号的变化大于或大于等于预设值时，判断存在断纤。
18.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据采集到的所述电信号的变化确定断纤位置。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，根据所述电信号的变化确定断纤位置后，还包括：根据所述断纤位置调整所述分布式光纤传感系统的器件参数。
20.一种控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如权利要求15至19任一所述的控制方法。
21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求15至19任一所述的控制方法。
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