振動光纖周界報警系統方案

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，光纖在物聯網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。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的困難，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，從而實現異常狀況的實時監(jiān)測。

整個系統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。監(jiān)測主機利用管道內已鋪設含通信業(yè)務光纜內的 1 芯空余單模光纖，即可實現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，實現全線高壓電纜的外力破壞監(jiān)測;

3、系統架構簡單，僅需在變電站通信室內安裝監(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，系統即發(fā)出預警，并根據不同閾值設定區(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)測預警系統的后臺軟件界面展示內容主要包括光纜路徑圖和事件信息。光纜路徑圖為系統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、統計分析等功能。

系統利用采集信號參數值 ( 頻率、幅值、區(qū)間等) 與統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，即為識別過程已經完成，對于未能夠識別的信號，可進一步通過統計特征值分析，得到信號類別。系統規(guī)劃通過內網或外網布置該展示平臺，以電力內網展示平臺為例，在變電站通信室安裝主機設備后，通過站內綜合數據網連接，即可實現電力監(jiān)控中心的WEB 網頁訪問防外破監(jiān)測預警系統平臺，查看外破隱患詳細信息。

同時通過在系統通信模塊上配置專網卡，即可向該防外破監(jiān)測系統使用班組的運維人員手機發(fā)送預告警短信，運維人員根據告警級別給出處理辦法。該系統不僅實現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)測預警系統系統利用 Φ－OTDR技術可實現外破振動信號的精準定位，能根據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，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系統提示的預告警信息級別做出決策，并快速抵達現場進行安全排查或通知現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。