振動光纖周界報警系統(tǒng)方案

光纖是一種常用的通訊傳導媒介，在5G技術迅速發(fā)展的時代，光纖在物聯(lián)網(wǎng)技術及社會安防變得越來越重要。光纖工作環(huán)境的影響可能會直接影響光纖功能的實現(xiàn)。因此對光纖振動的探測，特別是發(fā)生破壞性事件時，進行入侵信號報警對光纖的使用是必要。但是各種入侵信號的相似性以及復雜性，使振動信號的檢測與分類報警有相當?shù)睦щy，如何將各種入侵信號進行準確識別，降低誤報率，是光纖振動探測系統(tǒng)入侵信號檢測首先要解決的技術難題。

光纖振動傳感器一般使用在周界安防領域，典型應用場所包括 ：博物館、體育場館、國防通訊光纜、通信基站、飛機場、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)電學傳感器相比，光纖傳感器具有測量精度高、抗電磁干擾強、材質輕便、通道安全性好、測量距離遠、連續(xù)分布式測量等優(yōu)點。將探測光纖埋設或敷設在被監(jiān)測結構中，通過光信號獲得該結構體的溫度、應力、應變等多種物理信息，從而實現(xiàn)異常狀況的實時監(jiān)測。

整個系統(tǒng)由分布式光纖振動傳感監(jiān)測主機、解析主機以及防外破監(jiān)測系統(tǒng)平臺組成，主機設備全部安裝在變電站通信室的同一屏柜內(nèi)。監(jiān)測主機利用管道內(nèi)已鋪設含通信業(yè)務光纜內(nèi)的 1 芯空余單模光纖，即可實現(xiàn)同溝敷設高壓電纜沿線外破隱患的全天候監(jiān)測，不需再重新敷設 1 條多模光纖用于傳輸和傳感振動信號。

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)測主機;

2、全線施工無盲點，實現(xiàn)全線高壓電纜的外力破壞監(jiān)測;

3、系統(tǒng)架構簡單，僅需在變電站通信室內(nèi)安裝監(jiān)測主機和解析主機，無需在線路上安裝任何額外的傳感器;

4、完善的預警體系，光纜附近有正在作業(yè)的大型機械時，系統(tǒng)即發(fā)出預警，并根據(jù)不同閾值設定區(qū)分告警級別，若大型機械在光纜附近行進或與光纜路由短時相交，系統(tǒng)僅進行外破隱患事件記錄，而不發(fā)出預警短信;

5、可識別破碎機、挖掘機、頂管機、勘探機、打樁機、手持機械 ( 風鎬等) 及井下穿管作業(yè)的振動信號，大型施工機械行進與作業(yè)信號可被精準區(qū)分。

振動光纖電纜防破壞監(jiān)測預警系統(tǒng)的后臺軟件界面展示內(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)標定的光纜路由和標記外力破壞事件等級以及具體位置; 事件信息為相應外破事件的詳細信息列表，包括歷史事件信息查詢、統(tǒng)計分析等功能。

系統(tǒng)利用采集信號參數(shù)值 ( 頻率、幅值、區(qū)間等) 與統(tǒng)計學方法相結合的方式建立智能識別分析模型。首先通過判斷信號幅值，過濾出強度比較大的信號，這些信號可能由大型機械施工的外力破壞事件引起; 然后通過對上述可能存在外破隱患的信號進行頻譜和信號寬度分析，根據(jù)頻域信號的特征，以及與歷史信號特征對比，對信號分類; 最后對已完成分類的信號，即為識別過程已經(jīng)完成，對于未能夠識別的信號，可進一步通過統(tǒng)計特征值分析，得到信號類別。系統(tǒng)規(guī)劃通過內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)布置該展示平臺，以電力內(nèi)網(wǎng)展示平臺為例，在變電站通信室安裝主機設備后，通過站內(nèi)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，即可實現(xiàn)電力監(jiān)控中心的WEB 網(wǎng)頁訪問防外破監(jiān)測預警系統(tǒng)平臺，查看外破隱患詳細信息。

同時通過在系統(tǒng)通信模塊上配置專網(wǎng)卡，即可向該防外破監(jiān)測系統(tǒng)使用班組的運維人員手機發(fā)送預告警短信，運維人員根據(jù)告警級別給出處理辦法。該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了全線高壓電纜的狀態(tài)監(jiān)測，也起到了外破預警作用，有利于及時掌握高壓電纜是否遭受外破以及危險級別。

基于分布式光纖振動傳感的高壓電纜防外破監(jiān)測預警系統(tǒng)能夠準確識別高壓電纜是否遭受外力破壞并定位其位置點，同時通過模式識別可判斷其外力破壞隱患類型和級別，能夠實現(xiàn)提前預警高壓電纜外破事件。

振動光纖電纜防破壞監(jiān)測預警系統(tǒng)系統(tǒng)利用 Φ－OTDR技術可實現(xiàn)外破振動信號的精準定位，能根據(jù)識別結果分等級進行預告警，盡可能避免短時無效事件的誤告警，形成了完善的外破信息可視可控。通過應用該系統(tǒng)，高壓電纜線路運維人員在日常巡視的基礎上，增加了全天候高壓電纜線路狀態(tài)的特殊監(jiān)測手段，運維管理人員可依據(jù)系統(tǒng)提示的預告警信息級別做出決策，并快速抵達現(xiàn)場進行安全排查或通知現(xiàn)場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維管理水平。隨著城市更新改造及城區(qū)范圍的擴張，架空線路改造為高壓電纜的需求越來越大，與此同時，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，針對特定情況應用有效的高壓電纜防外破監(jiān)測預警很關鍵。