CN112098045B - 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法 - Google Patents

长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112098045B
CN112098045B CN202010944254.4A CN202010944254A CN112098045B CN 112098045 B CN112098045 B CN 112098045B CN 202010944254 A CN202010944254 A CN 202010944254A CN 112098045 B CN112098045 B CN 112098045B
Authority
CN
China
Prior art keywords
value
fiber
early warning
optical fiber
curve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010944254.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112098045A (zh
Inventor
王一川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUXI KEY-SENSOR PHOTONICS TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
WUXI KEY-SENSOR PHOTONICS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUXI KEY-SENSOR PHOTONICS TECHNOLOGY CO LTD filed Critical WUXI KEY-SENSOR PHOTONICS TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN202010944254.4A priority Critical patent/CN112098045B/zh
Publication of CN112098045A publication Critical patent/CN112098045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112098045B publication Critical patent/CN112098045B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/333—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face using modulated input signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种分布式光纤预警系统断纤检测方法，通过噪声与信号的抖动程度差判断寻找噪声和信号的交接点，实现单次数据的解析就可以立即确定一个断纤点发出预警，再通过波形相似性的比对获取该次预警的置信度，双重判断实现预警直接转正报的过程，再通过重复判断输出稳定的尾端位置结合波形相似度得到的比重进行二次确认，从而实现最快速准确的反馈光纤断裂的位置。

Description

长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法
技术领域
本发明涉及光纤探测技术人员，具体涉及一种长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法。
背景技术
传统的光纤预断纤预警方法中，需要预存光纤的长度信息，再利用探测器检测光纤尾端位置，通过尾端位置与预存长短比较，判断是否出现断纤；并且在长距离应用下计算量成倍增加，传统的多次平均寻找长度的方式在计算量明显增加的情况下会导致断纤检测时间延长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以减少计算量，且可以在未知光纤长度的情况的可以发出准确断纤报警的检测方法。
为了解决上述现有技术不同，本发明采用的技术方案：一种长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法，包括如下步骤：
1）利用光纤端部的信号采集装置采集光纤的信号，将光信号转化为数字信号，并得到时序数列；
2）每隔一段时间取时序数列中的n个连续数值X1+m、X2+m、 X3+m、、、、Xn+m绘制曲线Sx，其中相邻两段曲线中，前一段曲线记为Sm，后一段曲线记为Sm+1；每一段曲线中，取每个点的前i位和后i位作为一段区间，计算各个区间每个点的导数的绝对值之和，并作为该点的陡峭度值，将后一点的陡峭度值减去前一点陡峭度值的差值作为陡峭度值差值，选取最大的陡峭度值差值，将最大陡峭度值差值对应的两个区间对应的点判断为断纤位置，并根据该点的时间信息计算断纤位置，前一段曲线对应的断纤位置为Wm、后一段曲线对应的断纤位置为Wm+1；
3）判断两次断纤位置Wm以及Wm+1的差距，当其差距大于设定的值时，则初步判断两个位置不同，光纤出现断纤，并发出预警；
4）计算相邻两段曲线Sm和Sm+1的相关度r，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中X为曲线Sm对应的数值,Y为曲线Sm+1对应的数值；
5)对于发出预报警的两段曲线，判断相邻两端曲线相关度r的值，将r值通过函数f(r)转化为预报警的置信度。
进一步的，将光信号转化为数字信号得到时序数列中利用差分法去除振动峰值。
进一步的，设定r的阈值，当r低于该阈值时，判定断纤预报的置信度为1，发出正式预警。
进一步的，在设定的一段时间内，多次检测断纤位置W，并将出现频率最高的值作为光纤的稳定尾端，当数目同样的时候选择第一次出现的值W作为该段时间内光纤的稳定位置。
本发明具有以下优点：本方法通过噪声与信号的抖动程度差判断寻找噪声和信号的交接点，实现单次数据的解析就可以立即确定一个断纤点发出预警，再通过波形相似性的比对获取该次预警的置信度，双重判断实现预警直接转正报的过程，再通过重复判断输出稳定的尾端位置结合波形相似度得到的比重进行二次确认，从而实现最快速准确的反馈光纤断裂的位置。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为噪声与信号的其中一段波形图；
图3为噪声与信号的另一段波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做具体说明。
如图1所示，本方法通过噪声与信号的抖动程度差判断寻找噪声和信号的交接点，实现单次数据的解析就可以立即确定一个断纤点发出预警，再通过波形相似性的比对获取该次预警的置信度，双重判断实现预警直接转正报的过程，再通过重复判断输出稳定的尾端位置结合波形相似度得到的比重进行二次确认，从而实现最快速准确的反馈光纤断裂的位置。
系统采集传感光纤上的光信号，该光信号的入射光纤以及返回光纤的时间信息均储存在上位机中，通过光电转化模块将光信息转换为电信号，该电信号包括入射光纤以及返回光纤的时间信息，将电压值经过采集卡的计算公式得到具有时间信息的数字信号，并形成时序数列。将采集到的信息绘制为波形曲线。波形曲线中的噪声区域和信号区域的陡变程度会有明显的差异，在两者区域之间会有一个较明显的分界点，该分界点有一定的误差会抖动，通过相邻分段区域导数和的差值可以找到该分界点，分界点的值即为光纤的长度，光纤长度如与上次记录的光纤长度值对比不同表明系统有断纤，断纤位置就是当前检测到的光纤长度位置。
具体的，计算机每隔一段时间取时序数列中的n个连续数值X1+m、X2+m、 X3+m、、、、Xn+m绘制曲线Sx，其中相邻两段曲线中，前一段曲线记为Sm，后一段曲线记为Sm+1；每一段曲线中，取每个点的前i位和后i位作为一段区间，计算各个区间每个点的导数的绝对值之和，并作为该点的陡峭度值，将后一点的陡峭度值减去前一点陡峭度值的差值作为陡峭度值差值，选取最大的陡峭度值差值，将最大陡峭度值差值对应的两个区间对应的点判断为断纤位置，并根据该点的时间信息计算断纤位置，前一段曲线对应的断纤位置为Wm、后一段曲线对应的断纤位置为Wm+1。
关于如何计算断纤位置W，做如下简单说明。探测器向光纤中射入脉冲波，记录每段脉冲进出光纤中的时间差Δt，则W=Δt*C/2n，n是光纤折射率，c是光速。
判断两次断纤位置Wm以及Wm+1的差距，当其差距大于设定的值时，则初步判断两个位置不同，光纤出现断纤，并发出预警。
系统每次检测的波形曲线会与上次检测的波形曲线进行相似度比对，相似度结果转换为置信度概率用于判断当次预警的可信程度，r值与置信度大致为反比关系，r值越大，置信度越低。当低于设定的比值，置信度为1，则直接转为正报。
r值的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中X为相邻两段曲线中前一段曲线对应的数值,Y为后一段曲线对应的数值。
当曲线Sm和Sm+1如图2和图3所示，则可以判断此时出现断纤，发出正式警报。
系统可以设置一个重复次数，当超过次数时波形尾端多次检测的结果直接记录为稳定光纤位置，以最大概率的去除分界点的抖动造成的检测点不稳定问题。在设定的一段时间内，多次检测断纤位置W，并将出现频率最高的值作为光纤的稳定尾端，当数目同样的时候选择第一次出现的值W作为该段时间内光纤的稳定位置。

Claims (4)

1.一种长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法，包括如下步骤：
1)利用光纤端部的信号采集装置采集光纤的信号，将光信号转化为数字信号，并得到时序数列；
2)每隔一段时间取时序数列中的n个连续数值X1+m、X2+m、X3+m、、、、Xn+m绘制曲线 Sx，其中相邻两段曲线中，前一段曲线记为Sm，后一段曲线记为Sm+1；每一段曲线中，取每个点的前i位和后i位作为一段区间，计算各个区间每个点的导数的绝对值之和，并作为该点的陡峭度值，将后一点的陡峭度值减去前一点陡峭度值的差值作为陡峭度值差值，选取最大的陡峭度值差值，将最大陡峭度值差值对应的两个区间对应的点判断为断纤位置，并根据该点的时间信息计算断纤位置，前一段曲线对应的断纤位置为Wm、后一段曲线对应的断纤位置为Wm+1；
3)判断两次断纤位置Wm以及Wm+1的差距，当其差距大于设定的值时，则初步判断两个位置不同，光纤出现断纤，并发出预警；
4)计算相邻两段曲线Sm和Sm+1的相关度r，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中X为曲线Sm对应的数值,Y为曲线Sm+1对应的数值；
5)对于发出预报警的两段曲线，判断相邻两端曲线相关度r的值，将r值通过函数f(r)转化为预报警的置信度。
2.根据权利要求1所述的长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法，其特征在于：将光信号转化为数字信号得到时序数列中利用差分法去除振动峰值。
3.根据权利要求2所述的长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法，其特征在于：设定r的阈值，当r低于该阈值时，判定断纤预报的置信度为1，发出正式预警。
4.根据权利要求1或者2所述的长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法，其特征在于：在设定的一段时间内，多次检测断纤位置W，并将出现频率最高的值作为光纤的稳定尾端，当数目同样的时候选择第一次出现的值W作为该段时间内光纤的稳定位置。
CN202010944254.4A 2020-09-10 2020-09-10 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法 Active CN112098045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010944254.4A CN112098045B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010944254.4A CN112098045B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112098045A CN112098045A (zh) 2020-12-18
CN112098045B true CN112098045B (zh) 2022-12-20

Family

ID=73752210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010944254.4A Active CN112098045B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112098045B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117253484B (zh) * 2023-11-18 2024-01-30 无锡科晟光子科技有限公司 一种基于mems光纤技术的矿用猴车综合检测系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113104A2 (en) * 1982-12-24 1984-07-11 Sumitomo Electric Industries Limited Device for detecting fractures in power transmission fibers
CN101114004A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 亚洲光学股份有限公司 光纤断点的查找方法
CN105227229A (zh) * 2015-10-26 2016-01-06 毛茂军 一种光纤损坏检测定位系统
CN105784326A (zh) * 2016-03-01 2016-07-20 深圳艾瑞斯通技术有限公司 一种光纤断点位置检测方法、装置及系统
CN110361164A (zh) * 2019-08-15 2019-10-22 广东电网有限责任公司 一种海底光缆断点位置和扰动位置分析方法及系统
CN110514413A (zh) * 2018-05-22 2019-11-29 北京润光泰力科技发展有限公司 一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9281893B2 (en) * 2013-10-23 2016-03-08 Lumentum Operations Llc In-service monitoring of a fiberoptic network

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113104A2 (en) * 1982-12-24 1984-07-11 Sumitomo Electric Industries Limited Device for detecting fractures in power transmission fibers
CN101114004A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 亚洲光学股份有限公司 光纤断点的查找方法
CN105227229A (zh) * 2015-10-26 2016-01-06 毛茂军 一种光纤损坏检测定位系统
CN105784326A (zh) * 2016-03-01 2016-07-20 深圳艾瑞斯通技术有限公司 一种光纤断点位置检测方法、装置及系统
CN110514413A (zh) * 2018-05-22 2019-11-29 北京润光泰力科技发展有限公司 一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统
CN110361164A (zh) * 2019-08-15 2019-10-22 广东电网有限责任公司 一种海底光缆断点位置和扰动位置分析方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卫晓明等.浅谈光纤断裂源的检测及分析方法.《现代传输》.2018,(第1期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112098045A (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10132921B2 (en) Light communications receiver and decoder with time to digital converters
US8018580B2 (en) Laser range finding device and distance measurement method thereof
CN107544072B (zh) 一种预置波形匹配的高精度测距系统及方法
CN103292928B (zh) 高分辨率分布式光纤温度传感器和测温装置及使用方法
CN109085477B (zh) 用于电力电缆分布式局部放电监测系统的信号识别和定位方法
CN205992055U (zh) 一种激光测距装置
CN112098045B (zh) 长距离下的分布式光纤预警系统断纤检测方法
CN113050071B (zh) 激光雷达数据处理方法、装置、设备及存储介质
US6429941B1 (en) Distance measuring equipment and method
JP3621817B2 (ja) 光パルスレーダ装置及び光パルス受光装置
CN110987102A (zh) 一种高抗干扰高精度气体超声流量计及其测量方法
CN114046867A (zh) 基于分布式光纤振动传感系统的振动源横向距离估测方法
CN107390230B (zh) 基于半对齐时间门的双Gm-APD光子计数激光雷达
CN107809279B (zh) 检测光纤事件点的装置及方法
CN111090101B (zh) 飞行时间测距装置以及飞行时间测距方法
CN110299926B (zh) 一种面向低信噪比环境的水声信号检测方法
CN203298893U (zh) 高分辨率分布式光纤温度传感器和测温装置
CN111830523B (zh) 一种光电探测器飞行时间校正系统及方法
CN105784324B (zh) 一种光纤断点位置检测方法、装置及系统
CN111325305B (zh) 车辆感测方法
CN114861737A (zh) 分布式光纤传感系统的远端扰动特征提取方法及系统
CN212206222U (zh) 一种高抗干扰高精度气体超声流量计
CN102589587A (zh) 一种改进的混沌光纤围栏系统的短时互相关定位方法
JPH08220231A (ja) 距離測定装置
CN105784325B (zh) 一种光纤断点位置检测方法、装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant