[发明专利]一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法

权利要求书

1.一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤S1，采集正常工况下的由光纤探测端输入到探测器的探测信号的信号强度作为样本数据，建立最小二乘法数据模型；

步骤S2，将正常工况下的光纤从起点到终点的距离作为标准距离，采集运行过程的一个光脉冲周期下传感系统中所述标准距离内的探测信号的信号强度和所述标准距离外的探测信号的信号强度分别作为过程数据和过程质量数据；

步骤S3，根据所述过程质量数据计算得到断纤判断阈值TH；

步骤S4，将所述标准距离的末端的窗口宽度为M的窗口内的过程数据输入到所述最小二乘法数据模型中计算得到断纤判断方差SD；

步骤S5，判断所述断纤判断方差SD是否小于所述断纤判断阈值TH并在判断为是时,将所述窗口向前滑动预定距离L得到当前的窗口，将所述当前的窗口内的过程数据输入到所述最小二乘法数据模型中，求取定位方差SD´;

步骤S6，判断所述定位方差SD´是否大于所述断纤判断阈值TH，并在判断为是时，从所述当前的窗口的末端倒序查找出第一个大于所述过程质量数据的最大值的所述过程数据并将该过程数据对应的位置点作为断纤位置点，否则继续执行步骤S5中将所述窗口向前滑动预定距离L求取定位方差SD´的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述断纤判断阈值TH的计算方法包括以下步骤：

将所述过程质量数据输入到所述最小二乘法数据模型计算得到过程质量方差并将该过程质量方差作为阈值计算方差SQ；

将所述阈值计算方差SQ乘以系统系数K得到所述断纤判断阈值TH。

3.根据权利要求2所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述阈值计算方差SQ的计算公式如下式（1）：

（1）

其中，将正常工况下的所述光纤末端到所述探测器之间的窗口作为过程质量窗口，所述P为所述过程质量窗口的宽度，所述为所述过程质量窗口中第n+1个所述过程质量数据，0≤nP。

4.根据权利要求1所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述断纤判断阈值TH的计算方法包括以下步骤：

连续采集N个光脉冲周期下的所述过程质量数据；

将N帧所述过程质量数据分别输入所述最小二乘法数据模型计算得到N个过程质量方差；

将N个所述过程质量方差中的最大值作为阈值计算方差SQ乘以系统系数K得到所述断纤判断阈值TH。

5.根据权利要求2或4所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述系统系数K为105%～150％。

6.根据权利要求1所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述断纤判断方差SD的计算公式如下式（2）：

（2）

其中，所述为所述标准距离的末端的所述窗口内第n+1个所述过程数据，0≤nM;

所述定位方差SD´的计算公式如下式（3）：

（3）

其中，所述为所述当前的窗口内第n+1个所述过程数据。

7.根据权利要求1所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述预定距离L的取值范围为:0L≤M。

8.根据权利要求6所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述预定距离L的取值范围为:M/4L≤M。

9.根据权利要求7所述的一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，其特征在于，所述预定距离L的取值为M/2。