專利名稱:一種電纜防盜防破壞預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電力監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體地說涉及一種電纜防盜預(yù)警方法及裝 置,適用于動力電纜和電力電纜的防盜和預(yù)警。
技術(shù)背景近年來,電纜由于人為的偷盜活動和暴力施工造成破壞事故頻發(fā),給工業(yè) 生產(chǎn)和日常生活造成巨大的損失。目前市場上的電纜防盜產(chǎn)品絕大部分是通過 電力線載波,檢測線路斷電斷相后報警,此時失竊既成事實。而用于橋梁、大 壩的應(yīng)力傳感測量方法,對于盜竊過程動態(tài)監(jiān)測性能不高,無法及時反映情況。 國內(nèi)目前已有提出采用光纖干涉儀或干涉環(huán)的方法,但需要至少鋪設(shè)2根光纖分開排列,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工程上不好實現(xiàn),對多點同時發(fā)生的破壞事件定位困難; 它不能體現(xiàn)外力作用的強烈程度,而電纜線處在街道鬧市區(qū),環(huán)境復(fù)雜,隨時 隨地都有外力作用在其上,而現(xiàn)有技術(shù)不能區(qū)別正常外力作用和破壞事件。如對比文獻(xiàn)l、基于反饋環(huán)全光纖干涉的定位系統(tǒng)傳感器與微系統(tǒng)2006,25(1)。 對比文獻(xiàn)2、 Distributed disturbance sensor based on a novel Mach-Zehnder interferometer with fiber loop. Proc of Adnvanced laser Technol.2005:6344。對比 文獻(xiàn)3、 Distributed fiber Brillouin strain sensing with 1-cm spatial resolution by correlation-based continuous-wave technique IEEE Photon technol lett 2002 , 14 (2)。文獻(xiàn)3的主要缺點是動態(tài)性能不好。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種電纜防盜防破壞預(yù)警方法, 這種方法,能體現(xiàn)外力作用的強烈程度,能區(qū)別正常外力作用和破壞事件,在 電纜被盜及破壞過程中監(jiān)測到破壞事件并對電纜被破壞地點準(zhǔn)確定位。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種電纜防盜防破壞預(yù)警方法,在分布式相敏OTDR 的基礎(chǔ)上,利用彈光效應(yīng)和光干涉的原理對光強曲線進(jìn)行分析,其特征在于通過光強時間的差值曲線的波形振蕩周期數(shù)和持續(xù)時間來判斷外力破壞事件和/或破壞地點,方法的具體步驟如下1) 一根光纖敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或電纜表面或附近;2) 以窄線寬脈沖光源1發(fā)出一個脈沖光信號為一次測量,在一次測量中窄線寬脈沖光源i發(fā)出脈沖光信號時刻為零時刻,在r-^時刻為終點時刻,其中C為光速,n為窄線寬脈沖光源l發(fā)出的脈沖光信號在光纖 中傳輸?shù)挠行д凵渎剩?為光纖4的總長度;3) 在一次測量時間內(nèi),光電探測器3探測光纖4中的后向散射光的功率P 隨時間的變化,由計算機(jī)描繪出光功率P的時間曲線f(0"'是第/次測 量的結(jié)果;4) 為保證測量的精度,連續(xù)進(jìn)行N次測量,N<10,將N次測量的結(jié)果按 照對應(yīng)時間進(jìn)行平均,按下式求出平均光強時間曲線P(O_ ;柳5) 將各時間段的平均光強時間曲線按照相對應(yīng)的時間取差值,若差值曲線 在每時每刻都幾乎為零,則判斷沒有外力作用;若差值曲線在某時刻t 有較大的變化,則判斷有外力作用;6) 是否發(fā)生外力破壞或盜竊事件根據(jù)以下方法判斷取差值曲線中,相鄰的一個峰值和一個谷值為一個周期,差值曲線在 某時刻的振蕩周期數(shù)m較環(huán)境振蕩周期數(shù)大于或等于5,且在大于或 等于IO秒鐘內(nèi)的測量中持續(xù)存在,則判斷外力破壞事件正在發(fā)生;7) 如出現(xiàn)差異的點發(fā)生在平均光強時間曲線的t時刻,則外力破壞點距離 分光器件2的長度L由以下計算得出厶=—其中,C為光速,n為窄線寬脈沖光源1發(fā)出的脈沖光信號在光纖中傳 輸?shù)挠行д凵渎?。實現(xiàn)上述方法的電纜防盜預(yù)警裝置,由光源l、分光器件2、光電探測器3、 光纖4、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)6組成。其工作過程是由數(shù)據(jù)處理及處理系統(tǒng)6 產(chǎn)生控制信號,控制光源1發(fā)出的信號光通過分光器件2進(jìn)入光纖4,光纖4 與電纜5采用內(nèi)敷設(shè)或外敷設(shè)結(jié)合在一起或敷設(shè)于電纜所在的電纜溝內(nèi),光纖 4中的后向散射光通過分光器件2進(jìn)入光電探測器3,光電探測器3中的信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)6處理得出光強時間曲線,通過曲線的變化得出外力作用 點的信息。窄線寬脈沖光源1發(fā)出的光通過分光器件2進(jìn)入光纖4,光纖4與電纜5 采用內(nèi)敷設(shè)或外敷設(shè)結(jié)合在一起或敷設(shè)于電纜所在的電纜溝內(nèi),光纖4中的后 向散射光通過分光器件2進(jìn)入光電探測器3,構(gòu)成電纜外力破壞預(yù)防裝置。本發(fā)明中,窄線寬脈沖光源1是光纖激光器構(gòu)成的光源,或半導(dǎo)體激光器 構(gòu)成的光源;窄線寬脈沖光源1由脈沖激光器構(gòu)成,或由連續(xù)激光器通過電光 調(diào)制器調(diào)制而成;窄線寬脈沖光源1的中心波長為1310nm,1550nm或850nm。本發(fā)明中分光器件2是環(huán)形器,或1X2光纖耦合器。本發(fā)明中,光纖4是單模光纖,或多模光纖。
圖1實施本發(fā)明方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是沒有外力作用時的光強時間曲線,橫坐標(biāo)為時間,縱坐標(biāo)為歸一化 的相對光強。圖3是有人走動時的環(huán)境光強時間曲線。 圖4是模擬外力破壞時的光強時間曲線。
具體實施方式
圖l中標(biāo)記的說明l一光源,2—分光器件,3 —光電探測器,4一光纖,5 —電纜,6—信號采集及處理系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。利用圖1的所示的裝置,光源1中心波長為1550nm,為美國NP-PHOTONICS 公司生產(chǎn)的窄線寬連續(xù)光源,分光器件2 (光纖耦合器)由武漢光迅公司提供, 光電探測器3是Perkinelmer公司提供的銦鉀砷光電探測器,所用光纖4為長飛 公司的單模光纖,光纖各器件之間用光纖熔接機(jī)焊接。外力作用在光纖4上的 位置距離分光器件2的距離為2km,光纖4長度為12km。在沒有外力作用的 時,光強時間曲線如圖2所示; 一個80kg的人在光纖4上距離起點2km處走 動對光纖施加外力,得到如圖3所示光強時間曲線; 一個人以用力拖拽的方式 施加外力得到如圖4所示的光強曲線。是否發(fā)生外力破壞或盜竊事件可以根據(jù)以下方法判斷根據(jù)彈光效應(yīng),外力作用點的相位變化AO)正比于外力作用強度,由于光 在返回探測器時發(fā)生干涉,導(dǎo)致光強隨相位變化而變化,表現(xiàn)為外力作用越強 烈,光強變化所經(jīng)歷的周期越多。取差值曲線中,相鄰的一個峰值和一個谷值 為一個周期,差值曲線在某時刻的振蕩周期數(shù)m越多,則其對應(yīng)的地段受到的 外力作用越強烈。差值曲線在某時刻的振蕩周期數(shù)m較環(huán)境的振蕩周期數(shù)大于 或等于5,且在大于或等于10秒鐘內(nèi)的測量中持續(xù)存在,則可判斷外力破壞事 件正在發(fā)生。對圖3和圖4進(jìn)行比較,圖3的是在人走動情況下的光強時間曲線(相當(dāng) 于環(huán)境的光強時間曲線),圖4是模擬外力破壞的情況下的光強時間曲線,圖3 相對圖2在2km (20us)處僅有一個波峰,而圖4相對于圖3,在2km(20us)處 發(fā)生強烈振蕩,有5個周期的振蕩,由此判斷有外力破壞事件發(fā)生,說明所敘 述的方法能夠有效的判斷外力破壞事件。外力破壞點距離分光器件2的長度L與光強時間曲線發(fā)生變化的時間t由 以下關(guān)系得出。圖4中t為20微秒,得出L為2km,測試誤差不超過100m。結(jié)果表明本 方法可以很好的實現(xiàn)對電纜的外力破壞地段定位的目的。
權(quán)利要求
1、一種電纜防盜防破壞預(yù)警方法,在分布式相敏OTDR的基礎(chǔ)上,利用彈光效應(yīng)和光干涉的原理對光強曲線進(jìn)行分析,其特征在于通過光強時間的差值曲線的波形振蕩周期數(shù)和持續(xù)時間來判斷外力破壞事件和/或破壞地點,方法的具體步驟如下1)將一根光纖敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或電纜表面或附近;2)以窄線寬脈沖光源發(fā)出一個脈沖光信號為一次測量,在一次測量中窄線寬脈沖光源發(fā)出脈沖光信號時刻為零時刻,在<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>an</mi> </mrow> <mi>C</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100470073C00011.gif" wi="59" he="37" img-content="drawing" img-format="tif"/-->時刻為終點時刻,其中C為光速,n為窄線寬脈沖光源發(fā)出的脈沖光信號在光纖中傳輸?shù)挠行д凵渎剩琣為光纖的總長度;3)在一次測量時間內(nèi),光電探測器探測光纖中的后向散射光的功率P隨時間的變化,由計算機(jī)描繪出光功率P的時間曲線Pi(t),i是第i次測量的結(jié)果;4)為保證測量的精度,連續(xù)進(jìn)行N次測量,N<10,將N次測量的結(jié)果按照對應(yīng)時間進(jìn)行平均,按下式求出平均光強時間曲線
全文摘要
一種電纜防盜防破壞預(yù)警方法,通過光強時間的差值曲線的波形振蕩周期數(shù)和持續(xù)時間來判斷外力破壞事件和/或破壞地點,具體步驟如下將一根光纖敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或電纜表面或附近;以窄線寬脈沖光源發(fā)出一個脈沖光信號為一次測量,連續(xù)進(jìn)行N<10次測量;將N次測量的結(jié)果按照對應(yīng)時間進(jìn)行平均,得出平均光強時間曲線P(t);將各時間段的平均光強時間曲線按照相對應(yīng)的時間取差值;若差值曲線在某時刻t振蕩周期數(shù)m較環(huán)境振蕩周期數(shù)大于或等于5,且在大于或等于10秒鐘內(nèi)的測量中持續(xù)存在,則可判斷外力破壞事件正在發(fā)生。
文檔編號G01R31/08GK101256102SQ20081004700
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者李水冰, 偉 王, 宇 王, 磊 王, 青 莫 申請人:武漢華瑞電力科技股份有限公司