振動(dòng)光纖周界報(bào)警系統(tǒng)方案
光纖是一種常用的通訊傳導(dǎo)媒介，在5G技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，光纖在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及社會(huì)安防變得越來越重要。光纖工作環(huán)境的影響可能會(huì)直接影響光纖功能的實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)光纖振動(dòng)的探測(cè)，特別是發(fā)生破壞性事件時(shí)，進(jìn)行入侵信號(hào)報(bào)警對(duì)光纖的使用是必要。但是各種入侵信號(hào)的相似性以及復(fù)雜性，使振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)與分類報(bào)警有相當(dāng)?shù)睦щy，如何將各種入侵信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，降低誤報(bào)率，是光纖振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)入侵信號(hào)檢測(cè)首先要解決的技術(shù)難題。
光纖振動(dòng)傳感器一般使用在周界安防領(lǐng)域，典型應(yīng)用場(chǎng)所包括 ：博物館、體育場(chǎng)館、國(guó)防通訊光纜、通信基站、飛機(jī)場(chǎng)、火車站、鐵路沿線、油氣管道等。
光纖既是傳感器又是傳輸通道，與傳統(tǒng)電學(xué)傳感器相比，光纖傳感器具有測(cè)量精度高、抗電磁干擾強(qiáng)、材質(zhì)輕便、通道安全性好、測(cè)量距離遠(yuǎn)、連續(xù)分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。將探測(cè)光纖埋設(shè)或敷設(shè)在被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)中，通過光信號(hào)獲得該結(jié)構(gòu)體的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等多種物理信息，從而實(shí)現(xiàn)異常狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
整個(gè)系統(tǒng)由分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)主機(jī)、解析主機(jī)以及防外破監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)組成，主機(jī)設(shè)備全部安裝在變電站通信室的同一屏柜內(nèi)。監(jiān)測(cè)主機(jī)利用管道內(nèi)已鋪設(shè)含通信業(yè)務(wù)光纜內(nèi)的 1 芯空余單模光纖，即可實(shí)現(xiàn)同溝敷設(shè)高壓電纜沿線外破隱患的全天候監(jiān)測(cè)，不需再重新敷設(shè) 1 條多模光纖用于傳輸和傳感振動(dòng)信號(hào)。
1、線路沿途免安裝，取通信光纜中的 1 芯空余光纖作為傳感和傳輸通道接入監(jiān)測(cè)主機(jī);
2、全線施工無(wú)盲點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全線高壓電纜的外力破壞監(jiān)測(cè);
3、系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需在變電站通信室內(nèi)安裝監(jiān)測(cè)主機(jī)和解析主機(jī)，無(wú)需在線路上安裝任何額外的傳感器;
4、完善的預(yù)警體系，光纜附近有正在作業(yè)的大型機(jī)械時(shí)，系統(tǒng)即發(fā)出預(yù)警，并根據(jù)不同閾值設(shè)定區(qū)分告警級(jí)別，若大型機(jī)械在光纜附近行進(jìn)或與光纜路由短時(shí)相交，系統(tǒng)僅進(jìn)行外破隱患事件記錄，而不發(fā)出預(yù)警短信;
5、可識(shí)別破碎機(jī)、挖掘機(jī)、頂管機(jī)、勘探機(jī)、打樁機(jī)、手持機(jī)械 ( 風(fēng)鎬等) 及井下穿管作業(yè)的振動(dòng)信號(hào)，大型施工機(jī)械行進(jìn)與作業(yè)信號(hào)可被精準(zhǔn)區(qū)分。
振動(dòng)光纖電纜防破壞監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的后臺(tái)軟件界面展示內(nèi)容主要包括光纜路徑圖和事件信息。光纜路徑圖為系統(tǒng)標(biāo)定的光纜路由和標(biāo)記外力破壞事件等級(jí)以及具體位置; 事件信息為相應(yīng)外破事件的詳細(xì)信息列表，包括歷史事件信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能。
系統(tǒng)利用采集信號(hào)參數(shù)值 ( 頻率、幅值、區(qū)間等) 與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合的方式建立智能識(shí)別分析模型。首先通過判斷信號(hào)幅值，過濾出強(qiáng)度比較大的信號(hào)，這些信號(hào)可能由大型機(jī)械施工的外力破壞事件引起; 然后通過對(duì)上述可能存在外破隱患的信號(hào)進(jìn)行頻譜和信號(hào)寬度分析，根據(jù)頻域信號(hào)的特征，以及與歷史信號(hào)特征對(duì)比，對(duì)信號(hào)分類; 最后對(duì)已完成分類的信號(hào)，即為識(shí)別過程已經(jīng)完成，對(duì)于未能夠識(shí)別的信號(hào)，可進(jìn)一步通過統(tǒng)計(jì)特征值分析，得到信號(hào)類別。系統(tǒng)規(guī)劃通過內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)布置該展示平臺(tái)，以電力內(nèi)網(wǎng)展示平臺(tái)為例，在變電站通信室安裝主機(jī)設(shè)備后，通過站內(nèi)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，即可實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控中心的WEB 網(wǎng)頁(yè)訪問防外破監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)，查看外破隱患詳細(xì)信息。
同時(shí)通過在系統(tǒng)通信模塊上配置專網(wǎng)卡，即可向該防外破監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用班組的運(yùn)維人員手機(jī)發(fā)送預(yù)告警短信，運(yùn)維人員根據(jù)告警級(jí)別給出處理辦法。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了全線高壓電纜的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，也起到了外破預(yù)警作用，有利于及時(shí)掌握高壓電纜是否遭受外破以及危險(xiǎn)級(jí)別。
基于分布式光纖振動(dòng)傳感的高壓電纜防外破監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別高壓電纜是否遭受外力破壞并定位其位置點(diǎn)，同時(shí)通過模式識(shí)別可判斷其外力破壞隱患類型和級(jí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)提前預(yù)警高壓電纜外破事件。
振動(dòng)光纖電纜防破壞監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)系統(tǒng)利用 Φ－OTDR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)外破振動(dòng)信號(hào)的精準(zhǔn)定位，能根據(jù)識(shí)別結(jié)果分等級(jí)進(jìn)行預(yù)告警，盡可能避免短時(shí)無(wú)效事件的誤告警，形成了完善的外破信息可視可控。通過應(yīng)用該系統(tǒng)，高壓電纜線路運(yùn)維人員在日常巡視的基礎(chǔ)上，增加了全天候高壓電纜線路狀態(tài)的特殊監(jiān)測(cè)手段，運(yùn)維管理人員可依據(jù)系統(tǒng)提示的預(yù)告警信息級(jí)別做出決策，并快速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全排查或通知現(xiàn)場(chǎng)人員停止破壞性施工，有效提高了防外破效率，在一定程度上也提升了高壓電纜的運(yùn)維管理水平。隨著城市更新改造及城區(qū)范圍的擴(kuò)張，架空線路改造為高壓電纜的需求越來越大，與此同時(shí)，市政工程施工改造也逐年增多，高壓電纜遭受外破的環(huán)境愈加惡劣，針對(duì)特定情況應(yīng)用有效的高壓電纜防外破監(jiān)測(cè)預(yù)警很關(guān)鍵。
