[发明专利]一种海底电缆风险事件识别系统及方法

权利要求书

1.一种海底电缆风险事件识别系统，其特征在于，包括：故障模拟实验模型、光纤传感单元、水声通讯机、光栅解调仪、处理单元、重构单元和风险事件识别单元；

所述故障模拟实验模型用于模拟海底电缆发生故障时对应的风险事件；其中，所述风险事件包括锚砸事件、挂钩事件和洋流事件；

所述光纤传感单元沿海底电缆的轴向固定，所述光纤传感单元用于感测海底电缆在发生故障时的第一场信息和海底电缆在当前时刻的第二场信息，所述场信息的类型为温度场信息、应变场信息、振动场信息、位移场信息；

所述水声通讯机放置在故障模拟实验模型中并与所述光栅解调仪连接，所述光纤传感单元通过水声通讯机将所述第一场信息或第二场信息以光纤数据的形式传输至光栅解调仪；

所述光栅解调仪用于解调第一场信息对应的光纤数据，获得光纤传感单元的第一反射波波长及其变化量；

所述处理单元用于根据第一反射波波长及其变化量获得海底电缆发生故障时的温度特征信息、振动特征信息、应变特征信息；

所述重构单元用于通过重构算法对发生故障的海底电缆的形状进行重构，获得海底电缆发生故障时的位移特征信息；

所述风险事件识别单元用于根据所述温度特征信息、振动特征信息、应变特征信息、位移特征信息，基于混合神经网络建立海底电缆风险事件识别模型；

所述光栅解调仪还用于解调第二场信息对应的光纤数据，获得光纤传感单元的第二反射波波长及其变化量；

所述处理单元用于根据第二反射波波长及其变化量获得当前时刻的海底电缆的当前温度信息、当前振动信息、当前应变信息；

所述重构单元用于通过重构算法对当前时刻的海底电缆的形状进行重构，获得当前时刻的海底电缆的当前位移信息；

所述风险事件识别单元还用于根据所述当前温度信息、当前振动信息、当前应变信息、当前位移信息，通过所述海底电缆风险事件识别模型判断当前时刻的海底电缆是否发生故障，并识别海底电缆发生的故障对应的风险事件的类别，生成海底电缆的故障分析报告；

所述故障模拟实验模型用于模拟锚砸事件、挂钩事件和洋流事件，所述故障模拟实验模型包括沙箱、模型支架、尼龙绳、按键模块、控制模块和驱动模块，所述控制模块分别与按键模块、驱动模块连接；所述模型支架为带有刻度尺的尺度杆，所述尺度杆的底部的零点与海底电缆位于同一水平面；所述模型支架放置在沙箱中，模型支架的一端与沙箱固定，模型支架的另一端连接有定滑轮，尼龙绳与定滑轮滑动连接，尼龙绳的一端系有船锚，尼龙绳的另一端与驱动模块连接；

所述沙箱用于模拟海底电缆在实际使用时所处的环境，沙箱内装有高岭土和海水，所述水声通讯机置于海水中；

所述驱动模块包括：驱动支架、导轨滑块、传送带和步进电机，驱动支架位于模型支架的底部，所述传送带安装在驱动支架的两侧，所述导轨滑块放置在传送带上，所述导轨滑块与尼龙绳远离船锚的一端连接，所述步进电机用于驱动传送带沿水平方向传动进而驱动所述导轨滑块沿水平方向运动；

所述控制模块用于检测按键模块被按下的情况，并根据按键模块被按下的情况输出第一控制信号或第二控制信号至驱动模块；所述驱动模块用于根据第一控制信号控制导轨滑块沿水平方向向左运动、根据第二控制信号控制导轨滑块沿水平方向向右运动；

所述按键模块包括启动键、暂停键、左移键和右移键，所述启动键用于启动步进电机，所述暂停键用于关闭步进电机，所述左移键用于控制步进电机正转，所述右移键用于控制步进电机反转；

其中，所述锚砸事件定义为船舶在抛锚时，其船锚砸到海底电缆上并对海底电缆造成冲击性损伤的事件；

所述挂钩事件定义为船舶在起锚时，以一定的速度拖动海底电缆并对海底电缆造成拉伸性损伤的事件；

所述洋流事件定义为船舶运动时在海底电缆的上方经过，海水产生一定的振动传递给海底电缆的事件。

2.根据权利要求1所述的一种海底电缆风险事件识别系统，其特征在于，所述光纤传感单元包括形状记忆合金丝、光纤光栅振动传感器、光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅振动传感器、光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器均为准分布式光纤光栅传感器，所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器均安装在形状记忆合金丝上，所述形状记忆合金丝和所述光纤光栅振动传感器沿着海底电缆的轴向搭载在海底电缆上。