CN115900999A - 基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，包括以下步骤：在光纤注入激光脉冲信号，并在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源；获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告；实现了实时监测电缆及铺设电缆所在处的温度变化，基于温升速率进行预警故障判定，并能定位预警故障点生成报告通知维护人员及时故障排查处理，避免火灾的发生，提高供电可靠性。

Description

基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法及相关装置

技术领域

本发明涉及温度监测技术领域，尤其涉及基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法及相关装置。

背景技术

目前，随着社会的不断发展，城市改造步伐的不断加快，在道路傍边设置露天电力架空线路不仅影响城市的美观，还会加快降低电缆的使用寿命。因此，电力电缆转而铺设在地下，即将电力电缆铺设在地下电缆沟通道内。随着对城市电力电网的供电可靠性要求越来越高，对铺设在地下电缆沟通道内的电力缆线及通道的实时检测及防火预警防护不容忽视。

同时，铺设在地下电缆沟通道内的电力缆线在城市道路两旁，存在点多、面广、线长，而且有些露天电力架空线路的电缆长期暴露户外，极易发生自燃火灾现象。传统的电缆沟火灾监测其方法更具有局限性，不具有实时监测功能，智能化程度较低，一旦出现火灾会造成大量的人力物力财力的流失。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法及相关装置，实现了实时监测电缆及铺设电缆所在处的温度变化，基于温升速率进行预警故障判定，并能定位预警故障点生成报告通知维护人员及时故障排查处理，避免火灾的发生，提高供电可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本申请第一方面提供了一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，包括以下步骤：

S101、在光纤注入激光脉冲信号，并在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源；

S102、获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

S103、对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

S104、基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

S105、基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告。

进一步的，温升速率包括环境温度变化速率和光纤温度变化速率。

进一步的，可控制的温度源包括第一可控制的温度源、第二可控制的温度源、第三可控制的温度源……第N可控制的温度源。

进一步的，每隔单位距离的环境温度信号包括第一每隔单位距离的环境温度信号、第二每隔单位距离的环境温度信号、第三每隔单位距离的环境温度信号……第N每隔单位距离的环境温度信号。

进一步的，解调处理综合处理包括：

对激光脉冲信号进行解调，得到频率变高的反斯托克斯光线信号和频率变低的斯托克斯光线信号；

基于反斯托克斯光线信号与斯托克斯光线信号之间的功率比值，得到光纤温度信号。

进一步的，每隔单位距离的环境温度信号在单位时间内发生的温度变化为环境温度变化速率，光纤温度信号在单位时间内发生的温度变化为光纤温度变化速率。

进一步的，环境温度变化速率包括第一每隔单位距离的环境温度变化速率、第二每隔单位距离的环境温度变化速率、第三每隔单位距离的环境温度变化速率……第N每隔单位距离的环境温度变化速率。

进一步的，光纤温度变化速率包括第一光纤温度变化速率、第二光纤温度变化速率、第三光纤温度变化速率……第N光纤温度变化速率。

进一步的，故障预警判定处理包括：

将光纤温度变化速率与环境温度变化速率进行作比值处理，得到温升速率比值；

若温升速率比值大于或等于第一设定温升速率比值，则判定为一级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第二设定温升速率比值，则判定为二级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第三设定温升速率比值，则判定为三级温升预警故障。

进一步的，基于每隔单位距离的环境温度信号确定光纤发生温升预警故障的具体位置。

本申请第二方面提供了一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障系统，包括：

激光发射单元，用于在光纤注入激光脉冲信号；

温度控制单元，用于控制在每隔单位距离的光纤处的温度；

信号采集单元，用于获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

第一信号处理单元，用于对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

第二信号处理单元，用于基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

故障预警判定处理单元，用于基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告。

本申请第三方面提供了一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障设备，包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

本发明的有益效果：基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法及相关装置，实现了实时监测电缆及铺设电缆所在处的温度变化，基于温升速率进行预警故障判定，并能定位预警故障点生成报告，通知维护人员及时进行故障排查处理，避免火灾的发生，提高供电可靠性。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法的步骤示意图；

图2是本发明一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，包括以下步骤：

S101、在光纤注入激光脉冲信号，并在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源；

在光纤注入激光脉冲信号，并在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源；可控制的温度源包括第一可控制的温度源、第二可控制的温度源、第三可控制的温度源……第N可控制的温度源。

S102、获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号，每隔单位距离的环境温度信号包括第一每隔单位距离的环境温度信号、第二每隔单位距离的环境温度信号、第三每隔单位距离的环境温度信号……第N每隔单位距离的环境温度信号。

S103、对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号。解调处理综合处理包括：

对激光脉冲信号进行解调，得到频率变高的反斯托克斯光线信号和频率变低的斯托克斯光线信号；

基于反斯托克斯光线信号与斯托克斯光线信号之间的功率比值，得到光纤温度信号。

S104、基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

需要说明的是，由于每一处环境温度变化不一样(例如环境温度受白天和黑夜的影响)，因此，随着环境温度的变化，会导致光纤温度信号也随着变化。温升速率包括环境温度变化速率和光纤温度变化速率。每隔单位距离的环境温度信号在单位时间内发生的温度变化为环境温度变化速率，光纤温度信号在单位时间内发生的温度变化为光纤温度变化速率。环境温度变化速率包括第一每隔单位距离的环境温度变化速率、第二每隔单位距离的环境温度变化速率、第三每隔单位距离的环境温度变化速率……第N每隔单位距离的环境温度变化速率。光纤温度变化速率包括第一光纤温度变化速率、第二光纤温度变化速率、第三光纤温度变化速率……第N光纤温度变化速率。例如，第一每隔单位距离的环境温度信号在单位时间内发生的温度变化为第一每隔单位距离的环境温度变化速率，在第一每隔单位距离的光纤温度信号在单位时间内发生的温度变化为第一光纤温度变化速率。

S105、基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告；

基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告，温升速率包括环境温度变化速率和光纤温度变化速率，故障预警判定处理包括：

将光纤温度变化速率与环境温度变化速率进行作比值处理，得到温升速率比值；

若温升速率比值大于或等于第一设定温升速率比值，则判定为一级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第二设定温升速率比值，则判定为二级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第三设定温升速率比值，则判定为三级温升预警故障。

基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告，温升预警故障包括一级温升预警故障、二级温升预警故障和三级温升预警故障。

需要说明的是，基于每隔单位距离的环境温度信号确定光纤发生温升预警故障的具体位置。例如，在某一处的光纤发生温升预警故障时，通过在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源所产生特定的温度信号，得到是哪一处的每隔单位距离的光纤发生温升预警故障，即通过每隔单位距离的环境温度信号能具体定位光纤所发生的温升预警故障。

请参阅图2，一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障系统，包括：

激光发射单元，用于在光纤注入激光脉冲信号；

温度控制单元，用于控制在每隔单位距离的光纤处的温度；

信号采集单元，用于获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

第一信号处理单元，用于对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

第二信号处理单元，用于基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

故障预警判定处理单元，用于基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告。

进一步的，本申请实施例中还提供了一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障设备，设备包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

进一步地，本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、在光纤注入激光脉冲信号，并在每隔单位距离的光纤处设置可控制的温度源；

S102、获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

S103、对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

S104、基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

S105、基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告。

2.根据权利要求1所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，其特征在于，所述解调处理综合处理包括：

对激光脉冲信号进行解调，得到频率变高的反斯托克斯光线信号和频率变低的斯托克斯光线信号；

基于反斯托克斯光线信号与斯托克斯光线信号之间的功率比值，得到光纤温度信号。

3.根据权利要求1所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，其特征在于，所述故障预警判定处理包括：

将光纤温度变化速率与环境温度变化速率进行作比值处理，得到温升速率比值；

若温升速率比值大于或等于第一设定温升速率比值，则判定为一级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第二设定温升速率比值，则判定为二级温升预警故障；

若温升速率比值大于或等于第三设定温升速率比值，则判定为三级温升预警故障。

4.根据权利要求1所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，其特征在于，基于所述每隔单位距离的环境温度信号确定光纤发生温升预警故障的具体位置。

5.根据权利要求1所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法，其特征在于，温升速率包括环境温度变化速率和光纤温度变化速率。

6.一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障系统，包括：

激光发射单元，用于在光纤注入激光脉冲信号；

温度控制单元，用于控制在每隔单位距离的光纤处的温度；

信号采集单元，用于获取激光脉冲信号和每隔单位距离的环境温度信号；

第一信号处理单元，用于对激光脉冲信号进行解调处理综合处理，得到光纤温度信号；

第二信号处理单元，用于基于每隔单位距离的环境温度信号和光纤温度信号，确定温升速率；

故障预警判定处理单元，用于基于温升速率进行故障预警判定处理，并生成预警报告。

7.一种基于拉曼散射激光测温判定预警故障设备，包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的基于拉曼散射激光测温判定预警故障方法。

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