[发明专利]一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法

说明书

本发明公开了一种φ‑OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，包括以下步骤:采集样本数据，建立最小二乘法数据模型；将光纤未断时从起点到终点的距离作为标准距离，采集传感系统中标准距离内、外的信号强度分别作为过程数据和过程质量数据；根据过程质量数据计算得到断纤判断阈值；根据标准距离末端的窗口内的过程数据得到断纤判断方差；在断纤判断方差小于断纤判断阈值时,将窗口向前滑动得到当前的窗口，根据该窗口内的过程数据求取定位方差;当定位方差大于断纤判断阈值TH时，从该窗口的末端倒序查找出第一个大于过程质量数据的最大值的过程数据并将该过程数据对应的位置点作为断纤位置点，否则继续滑动窗口；本发明能够准确快速找到断纤位置点。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其是一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法。

背景技术

分布式光纤传感系统以光纤作为探测载体，使用激光作为探测信号，由于探测信号及光纤的连续性，它可以获得整个光纤长度上被测量参量的在空间上随时间变化的信息，分布式光纤传感系统可以实现长距离监测，技术成熟、应用广泛，在光纤传感监控领域中有着非常重要的地位；基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)的分布式光纤传感系统具有高定位准确性和多点检测的优点，并且其系统结构简单、系统稳定与易于实现，已成为目前分布式光纤传感系统中新的关注点；被广泛用于管廊防外破、油气管道、通信光缆监测等诸多领域得到了广泛的研究和应用；而在实际使用中，无论是在施工过程中，或者在后期使用中，都存在光纤断纤的可能，因此，需要对断纤事件进行自动识别判断。

目前，断纤定位主要通过如下两种方式：（1）通过工程维护人员检测找到断纤线路的接入口；（2）基于一个光脉冲周期内的信号强度进行多次均值计算并将均值多次与预设的阈值比较得到系统断纤位置；采用第一种方式耗时耗力、工作繁琐复杂且效率低；采用第二种方法计算较多耗时较长且准确率较低，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种φ-OTDR分布式光纤传感系统断纤定位方法，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按照预定阈值计算方法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´，在判断为否时进入结束状态，结束本次断纤判断;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，从而结束本次断纤定位，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。