CN114360221B - 一种用于保护海光缆的多源实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于保护海光缆的多源实时监控系统，包括，监测模块、通信模块、处理模块、预警模块；所述监测模块、所述通信模块、所述处理模块、所述预警模块依次连接；所述监测模块用于监测船舶位置信息、海光缆振动信息、海流信息；所述通信模块用于建立监测模块及处理模块间的通信；所述处理模块用于根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对海光缆进行损伤预测；所述预警模块用于根据预测结果进行预警。本发明能够全面且有效的对海光缆区域内的不同影响因素进行监控，监控中及时预警，提醒相关人员进行有效操作，实现海光缆的实时保护。

Description

一种用于保护海光缆的多源实时监控系统

技术领域

本发明涉及海光缆监控技术领域，特别涉及一种用于保护海光缆的多源实时监控系统。

背景技术

海光缆指的是海底光缆。海底光缆是用绝缘外皮包裹的导线束铺设在海底，海水可防止外界光磁波的干扰，所以海缆的信噪比较高，同时海光缆用于不同国家之间的通信，是国际互联网的骨架。但是海底光缆被敷设或埋设在环境极其恶劣的海底，海缆在运行中会受到不同因素的影响，其中人类活动对于海光缆的影响最大，其百分之九十以上的海缆损坏都是由于人类进行渔业、航运等活动期间造成的，除上述人类活动的影响之外，潮汐、波浪、冲刷、地震、海流因素影响下，海光缆同样可能出现损伤。但是现有技术中监控手段单一，没有进行多源数据融合，同时对于人为活动的海缆损伤行为需要人工进行数据的监控，即对人为活动的检测还不够智能，需要人为干预。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的监控手段单一，同时对于人为活动的检测还不够智能，本发明提供一种用于保护海光缆的多源实时监控系统，能够对海光缆进行实时全面的监控。

为实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于保护海光缆的多源实时监控系统，包括：

监测模块、通信模块、处理模块、预警模块；

所述监测模块、所述通信模块、所述处理模块、所述预警模块依次连接；

所述监测模块用于监测船舶位置信息、海光缆振动信息、海流信息；

所述通信模块用于建立监测模块及处理模块间的通信；

所述处理模块用于根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对海光缆进行损伤预测；

所述预警模块用于根据预测结果进行预警。

可选的，所述监测模块包括船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块；

其中船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块分别通过通信模块与所述处理模块连接；

所述船舶位置监测模块用于监测船舶位置信息；

所述海光缆振动监测模块用于监测海光缆振动信息；

所述海流监测模块用于监测海流信息。

可选的，所述通信模块通过卫星通信方式进行数据传输。

可选的，所述处理模块包括船舶位置处理模块、海光缆振动处理模块、海流处理模块，预测模块；

所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与通过通信模块与监测模块连接；

所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与所述预测模块连接；所述预测模块与所述预警模块连接；

所述船舶位置处理模块用于对船舶位置信息进行运行轨迹统计，获取船舶运行轨迹及停留时间，对船舶的运行轨迹及停留时间进行海光缆铺设区域船舶判断，获取船舶判断结果；

所述海光缆振动处理模块用于对海光缆振动信息进行阈值判断，得到振动判断结果；

所述海流处理模块用于对海流进行统计，获取海流流速，对海流流速进行阈值判断，得到流速判断结果；

所述预测模块用于对船舶判断结果、振动判断结果、流速判断结果进行整合，并根据整合结果对海光缆进行损伤预测。

可选的，所述预警模块还用于根据预测结果对海光缆损伤位置进行定位，获取第一海光缆损伤位置。

可选的，本发明还包括视频监测模块；

所述视频监测模块与所述预警模块连接；

所述视频监测模块用于对海光缆区域进行视频监测，根据视频监测结果，获取第二海光缆损伤位置；

所述预警模块还用于根据第一海光缆损伤位置与所述第二海光缆损伤位置进行对比及校正，获取第三海光缆损伤位置，其中第三海光缆损伤位置为预测海光缆损伤位置。

可选的，本发明还包括提示装置，所述提示装置与所述预警装置连接；

所述提示装置用于根据所述预测结果进行声音光照警告提示。

可选的，本发明还包括可视化模块；

所述可视化模块与所述处理模块连接；

所述可视化模块用于构建海光缆区域内的三维可视化模型，并根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对三维可视化模型进行实时更新。

本发明具有如下技术效果：

本发明通过监测模块进行多源监测，将监测结果通过通信模块传输给处理模块，通过处理模块对于监测结果进行损伤预测，预警模块通过损伤预测结果进行预警，实现海光缆的实时多源监控。本发明能够全面且有效的对海光缆区域内的不同影响因素进行监控，在监控过程中，可自动化智能化的对多源监控数据进行有效处理，不需要人工干预，监控中对数据处理完成后及时预警，提醒相关人员进行有效操作，实现海光缆的实时保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决在现有技术中存在海光缆监控不够实时全面等问题，本发明提供了如下方案：

如图1所述，本发明提供了一种用于保护海光缆的多源实时监控系统，包括：

监测模块、通信模块、处理模块、预警模块；

所述监测模块、所述通信模块、所述处理模块、所述预警模块依次连接；所述监测模块用于监测船舶位置信息、海光缆振动信息、海流信息；

所述监测模块包括船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块；其中船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块分别通过通信模块与所述处理模块连接；

所述船舶位置监测模块用于监测船舶位置信息；船舶位置检测模块可采用雷达监控，可选择在船载雷达或者机载雷达进行船舶位置的实时采集，选择雷达监控时，首先采集雷达位置，并根据雷达位置对采集到的船舶进行位置计算，能够对船舶位置进行准确监控，同时作为可选方案，船舶位置检测模块也可选择对船舶进行如GPS全球定位，北斗卫星定位等卫星定位方式，通过上述手段实时确定船舶的位置信息。

所述海光缆振动监测模块用于监测海光缆振动信息；本发明通过采集海光缆的振动信息，能够更加直观的变现潮汐、波浪、冲刷、地震等因素的影响，海光缆振动监测模块可选择光纤传感器，光纤传感器将光源输出的光通过光纤送到调制器中，在调制器内与外界被测参数的相互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用。通过光纤传感器能够有效的对海光缆本身的振动信息进行有效测量。同时作为可选方案，海光缆振动监测模块也可采用振动传感器，按一定的排列规律安装在海光缆上，同时也可以根据地形，将上述因素影响大的位置进行相对密集的安装，在影响较小的位置进行稀疏安装。

所述海流监测模块用于监测海流信息。所述海流检测模块可选择相关海流检测装置进行实时的检测，也可以通过对时间的监测，将当前时间月份当地的海流进行根据海流规律或者对当地历史海流数据进行回归预测进行海流信息的采集监测。在对海流进行监测的过程中，通过对海流的监测，在处理模块中预测船是否会受到海流的影响进而走锚，导致海光缆受到船只的影响。

所述通信模块用于建立监测模块及处理模块间的通信，在监测区域内有基站的情况下，可以选择基站通信方式或者卫星通信方式进行数据传输，当没有基站时，需要选择卫星通信方式来保持监测模块与处理模块的实时数据传输。

所述处理模块用于根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对海光缆进行损伤预测；所述处理模块包括船舶位置处理模块、海光缆振动处理模块、海流处理模块，预测模块；所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与通过通信模块与监测模块连接；所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与所述预测模块连接；所述预测模块与所述预警模块连接；

所述船舶位置处理模块用于对船舶位置信息进行运行轨迹统计，获取船舶运行轨迹及停留时间，对船舶的运行轨迹及停留时间进行海光缆铺设区域船舶判断，获取船舶判断结果；船舶位置处理模块中首先根据海缆铺设历史工程数据对海缆的铺设区域进行统计，并将海光缆铺设位置一定范围内(可进行人为设定)的区域作为海光缆铺设区域，并基于上述区域构建虚拟坐标系，然后对船舶位置信息进行运行轨迹统计，映射到虚拟坐标系中，实时获取船舶运行轨迹，在船舶运行过程中，监测判断是否将要运行到铺设区域，并随时记录船舶的停留时间，停留时间是根据船舶在一定区域内所停留的时间进行确定，而不是通过船只位置静止状态下的时间进行确定，并判断是否是在海光缆铺设区域进行停留，将上述的船舶判断结果传输给预测模块，在判断结果中，除了对是否停留进行保存，同时也对相关数据，如轨迹及停留时间进行保存作为判断结果中的一部分一起传输给预测模块。

所述海光缆振动处理模块用于对海光缆振动信息进行阈值判断，得到振动判断结果；对海光缆振动幅度设置上一定的阈值，判断是否超出振动阈值，将判断结果传输给预测模块。

所述海流处理模块用于对海流进行统计，获取海流流速，对海流流速进行阈值判断，得到流速判断结果；首先对海流进行统计，通过采集海流规律数据或者对当前区域内历史海流的流速做回归分析获取海流流速作为当前区域的海流流速，判断海流流速是否超出一定阈值，将判断结果传输给预测模块。

所述预测模块用于对船舶判断结果、振动判断结果、流速判断结果进行整合，并根据整合结果对海光缆进行损伤预测。预测模块将上述三种判断结果进行时域整合，若同一时间内，船舶判断结果中有船舶经过船舶铺设区域或者停留在铺设区域时，同时振动判断结果超出阈值时，则预测人为损伤海光缆，若同一时间内，船舶判断结果中有船舶位置靠近铺设区域，并根据海流判断结果，确定当前船舶位置处的海流是否超出阈值，若超出阈值时，根据船舶判断结果提取船舶轨迹，判断船舶是否出现走锚的情况，判断船舶是否出现抛锚走锚的方法为，对船舶轨迹进行确定，判断船舶航迹是否在一定时间内方向与海流方向一致，并根据船舶的运行轨迹及时间，计算船舶的移动速度，当船舶的移动速度与海流速度近似成一定比例关系时，同时根据船舶的运行轨迹，判断船舶是否由周期性激荡运动转换为延海流方向无周期性激荡运动，通过转换判断结果结合上述比例关系，当出现上述两种情况时，则判定船舶出现走锚状况，在船舶出现走锚状况时，振动超出阈值时则预测海流损伤海光缆，若单纯振动超出阈值时，则预测其他原因造成损伤海光缆。

所述预警模块用于根据预测结果进行预警。预警模块根据预测结果生成计算机窗口，或者直接采用声光报警进行预警，提醒相关人员进行查看，同时在查看过程中，将预测结果及相关检测数据进行显示，其中，将人为及海流损伤海光缆作为一级预警，其他原因造成损伤海光缆作为二级预警，一级预警需要相关人员对海光缆同时进行地面设备通信测试及实地检查，二级预警则首先进行地面设备通信测试，之后根据测试情况，选择是否去实地检查。

所述预警模块还用于根据预测结果对海光缆损伤位置进行定位，获取第一海光缆损伤位置。在预测结果中，提取预测结果时间下的三种监测数据，通过对三种检测数据进行定位分析，如，对船舶停留位置或走锚位置结合振动幅度进行位置确定，获取损伤位置。

本发明还包括视频监测模块；所述视频监测模块与所述预警模块连接；所述视频监测模块用于对海光缆区域进行视频监测，根据视频监测结果，获取第二海光缆损伤位置；视频检测模块采用红外视频检测装置，并根据处理模块中船舶运行轨迹或者通过统计实际船舶的运行轨迹，选择船舶运行较为密集的区域进行密集设置，较为稀疏的地方进行稀疏设置。视频监测模块在监测海缆的过程中，同时可以进行船舶的监测，根据视频检测模块中采集的船舶信息，及时提醒相关人员进行视频查看，查看是否有损伤海光缆的情况，同时对船舶信息进行保存，方便事后海光缆损伤追责。

所述预警模块还用于根据第一海光缆损伤位置与所述第二海光缆损伤位置进行对比及校正，获取海光缆实际损伤位置，对比过程中，判断两种损伤位置的距离差距，并通过第一海光缆损伤位置对第二海光缆损伤位置进行校正，由于在水下环境，红外视频采集装置可能出现采集不准确的问题，所以需要进行校正，校正中，以第二海光缆为中点，以距离差距为半径进行区域内海光缆的选取，将预测损伤位置确定为此海光缆段，同时若距离差距超出设定阈值时，直接选择第二海光缆损伤位置为预测海光缆损伤位置。在实际检查中主要针对上述预测海光缆损伤位置进行检查，实际海光缆损伤位置大概率出现在预测海光缆损伤位置中。

本发明还包括提示装置，所述提示装置与所述预警装置连接；所述提示装置用于根据所述预测结果进行对来往船舶进行声音光照警告提示。

本发明还包括可视化模块；所述可视化模块与所述处理模块连接；所述可视化模块用于构建海光缆区域内的三维可视化模型，并根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对三维可视化模型进行实时更新。通过三维建模软件构建监控海光缆区域内的三维可视化模型，并通过采集的数据对海光缆区域进行实时更新，是相关人员能够进行有效的查看。

本发明通过监测模块进行多源监测，将监测结果通过通信模块传输给处理模块，通过处理模块对于监测结果进行损伤预测，预警模块通过损伤预测结果进行预警，实现海光缆的实时多源监控。本发明能够全面且有效的对海光缆区域内的不同影响因素进行监控，监控中及时预警，提醒相关人员进行有效操作，实现海光缆的实时保护。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于，包括：

监测模块、通信模块、处理模块、预警模块；

所述监测模块、所述通信模块、所述处理模块、所述预警模块依次连接；

所述监测模块用于监测船舶位置信息、海光缆振动信息、海流信息；

所述通信模块用于建立监测模块及处理模块间的通信；

所述处理模块用于根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对海光缆进行损伤预测；

所述预警模块用于根据预测结果进行预警；

所述处理模块包括船舶位置处理模块、海光缆振动处理模块、海流处理模块，预测模块；

所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与通过通信模块与监测模块连接；

所述船舶位置处理模块、所述海光缆振动处理模块及所述海流处理模块分别与所述预测模块连接；所述预测模块与所述预警模块连接；

所述船舶位置处理模块用于对船舶位置信息进行运行轨迹统计，获取船舶运行轨迹及停留时间，对船舶的运行轨迹及停留时间进行海光缆铺设区域船舶判断，获取船舶判断结果；

所述海光缆振动处理模块用于对海光缆振动信息进行阈值判断，得到振动判断结果；

所述海流处理模块用于对海流进行统计，获取海流流速，对海流流速进行阈值判断，得到流速判断结果；

所述预测模块用于对船舶判断结果、振动判断结果、流速判断结果进行整合，并根据整合结果对海光缆进行损伤预测；

预测模块将上述三种判断结果进行时域整合，若同一时间内，船舶判断结果中有船舶经过船舶铺设区域或者停留在铺设区域时，同时振动判断结果超出阈值时，则预测人为损伤海光缆，若同一时间内，船舶判断结果中有船舶位置靠近铺设区域，并根据海流判断结果，确定当前船舶位置处的海流是否超出阈值，若超出阈值时，根据船舶判断结果提取船舶轨迹，判断船舶是否出现走锚的情况，判断船舶是否出现抛锚走锚的方法为，对船舶轨迹进行确定，判断船舶航迹是否在一定时间内方向与海流方向一致，并根据船舶的运行轨迹及时间，计算船舶的移动速度，当船舶的移动速度与海流速度近似成一定比例关系时，同时根据船舶的运行轨迹，判断船舶是否由周期性激荡运动转换为延海流方向无周期性激荡运动，通过转换判断结果结合上述比例关系，当出现上述两种情况时，则判定船舶出现走锚状况，在船舶出现走锚状况时，振动超出阈值时则预测海流损伤海光缆，若单纯振动超出阈值时，则预测其他原因造成损伤海光缆；

还包括视频监测模块；

所述视频监测模块与所述预警模块连接；

所述视频监测模块用于对海光缆区域进行视频监测，根据视频监测结果，获取第二海光缆损伤位置；

所述预警模块还用于根据第一海光缆损伤位置与所述第二海光缆损伤位置进行对比及校正，获取第三海光缆损伤位置，其中第三海光缆损伤位置为预测海光缆损伤位置；

对比过程中，判断两种损伤位置的距离差距，并通过第一海光缆损伤位置对第二海光缆损伤位置进行校正，由于在水下环境，红外视频采集装置可能出现采集不准确的问题，所以需要进行校正，校正中，以第二海光缆为中点，以距离差距为半径进行区域内海光缆的选取，将预测损伤位置确定为此海光缆段，同时若距离差距超出设定阈值时，直接选择第二海光缆损伤位置为预测海光缆损伤位置；在实际检查中主要针对上述预测海光缆损伤位置进行检查，实际海光缆损伤位置大概率出现在预测海光缆损伤位置中。

2.根据权利要求1所述用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于：

所述监测模块包括船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块；

船舶位置监测模块、海光缆振动监测模块及海流监测模块分别通过通信模块与所述处理模块连接；

所述船舶位置监测模块用于监测船舶位置信息；

所述海光缆振动监测模块用于监测海光缆振动信息；

所述海流监测模块用于监测海流信息。

3.根据权利要求1所述用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于：

所述通信模块通过卫星通信方式进行数据传输。

4.根据权利要求1所述用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于：

所述预警模块还用于根据预测结果对海光缆损伤位置进行定位，获取第一海光缆损伤位置。

5.根据权利要求1所述用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于：

还包括提示装置，所述提示装置与所述预警模块连接；

所述提示装置用于根据所述预测结果进行声音光照警告提示。

6.根据权利要求4所述用于保护海光缆的多源实时监控系统，其特征在于：

还包括可视化模块；

所述可视化模块与所述处理模块连接；

所述可视化模块用于构建海光缆区域内的三维可视化模型，并根据船舶位置信息、海光缆振动信息及海流信息对三维可视化模型进行实时更新。