[发明专利]基于相位敏感光时域反射传感器的防误警漏警方法

说明书

本发明公开了一种基于相位敏感光时域反射传感器的防误警漏警方法，其特征是向传感光纤注入宽度按固定规律变化的脉冲光，将不同脉冲宽度下采集的数据视为不同传感器的输出，采用多传感器信息融合算法对采集数据进行综合处理，根据综合处理的结果判断传感光纤沿线是否有入侵事件的发生，并确定入侵事件发生的具体位置。本发明充分利用不同脉冲宽度下传感器数据的相关性和差异性，在不增加传感器硬件成本的同时，有效降低了误警率和漏警率，其算法简单，定位精度高。

技术领域

本发明涉及光纤分布式测量领域，更具体地说是一种降低相位敏感光时域反射传感器的误警率和漏警率的方法。

背景技术

相位敏感光时域反射传感器是一种光纤分布式扰动传感器，它可以对传感光纤上任意一点的扰动进行敏感，并给出扰动发生的位置信息。理论上，它可以将被测量作为光纤位置信息的函数，并用一条光纤来取代传统的数百个点阵构成的传感器阵列。相位敏感光时域反射传感器具有监测距离长，施工成本低，无电磁干扰，无需外场供电和适应复杂地形环境等诸多优点，特别适用于长距离、大范围的安防监控和预警。

相位敏感光时域反射传感器在周界安防、油气管线安全预警等领域有重要应用。实际应用中，传感光缆沿途可能穿越乡村、农田、河流、沼泽、沙漠、公路和铁路等各种不同的环境，背景噪声十分复杂，既有自然因素引起的振动噪声如风、雨、冰雹、小地震、牛羊的碰触等；也有人为活动引起的噪声如车辆的行驶、周围的施工等。在复杂的环境噪声影响下，相位敏感光时域反射传感器经常出现误告警和漏告警的情形，频繁的误告警使得巡视人员疲于奔命，漏告警则降低了用户的信赖度。因此，有效降低误警率和漏警率是相位敏感光时域反射传感器工程应用急需解决的问题。

目前已报道的降低相位敏感光时域反射传感器误警率和漏警率的方法主要有以下两类：

一是将相位敏感光时域反射传感器与其它扰动传感器复用：

相位敏感光时域反射传感器与其它扰动传感器的数据具有一定的冗余性和互补性，充分利用好这些数据之间的关系能在一定程度上降低误警率和漏警率。目前报道的复用方式有：

相位敏感光时域反射传感器和偏振敏感光时域反射传感器复用，根据两个传感器数据的畸变点，共同确定扰动及其位置，如：公开号为CN101488805的专利申请文件中公开的：光纤扰动探测方法及装置；

相位敏感光时域反射传感器和Mach-Zehnder干涉仪复用，采用相位敏感光时域反射传感器对扰动事件进行敏感和定位，并采用Mach-Zehnder干涉仪对扰动进行复核，筛选出确实有效的扰动事件(S.Liang,X.Sheng,and S.Lou,Experimental investigation onlower nuisance alarm rate phase-sensitive OTDR using the combination of aMach-Zehnder interferometer,Infrared Physics and Technology,75,117-123,2016)；

相位敏感光时域反射传感器和Michelson干涉仪复用，采用相位敏感光时域反射传感器对扰动事件进行敏感和定位，并采用Michelson干涉仪对扰动进行复核，筛选出确实有效的扰动事件(S.Liang,X.Sheng,S.Lou,Y.Feng,and K.Zhang,Combination ofPhase-Sensitive OTDR and Michelson Interferometer for Nuisance Alarm RateReducing and Event Identification,IEEE Photonics Journal,8(2),6802112,2016)。

二是通过数据处理提取相位敏感光时域反射传感器数据中更多的时频特征：

通过数据处理提取出信号和噪声之间存在显著差异的时频特征，可以滤除背景噪声和系统噪声，降低误警率和漏警率。具体的说，主要有如下几种数据处理方法：