Page 54 - 电力与能源2023年第三期
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248 陈太艺,等:基于光纤测振与视频监测的区间电缆防外破系统
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触发、精确解析入侵事件的要求。针对这些要求, 功能升级 。
确定区间电缆防外破系统采用分布式光纤浅层敷 1.2.2 光纤⁃视频智能监测平台
设与广角视频范围入侵事件自动识别的方案,达 光纤-视频智能监测平台可以实现在线监控
到振动光纤灵敏触发、视频智能监测系统识别并 和信息分析两大功能。在线监控功能又分为电子
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报警的目的 。 地图、防区画线、报警信息列表、平台报警 4 个部
1.2 设计原则 分,而视频监控包括实时监控、预置位管理 2 个部
针对利用光纤传感技术可以实时检测并能联 分,并且可以根据获取的视频或者照片信息自动
动视频监测技术来获取电缆入侵事件现场有效信 识别出可疑对象。
息的情况,本文提出将基于目标检测的计算机视 此外,本文设计的光纤-视频智能监测平台拥
觉和图像处理技术应用于获得的有效信息的后续 有很好的容错性,识别精度和识别准确度相对较
处理,从而达到自动识别和分类的效果。根据这 高,还具备优秀的抗干扰能力和可维护性。如果
一设计原则,基于光纤测振与视频监测的区间电 系统中软、硬件或者通信组件出错,以及由于操作
缆防外破系统功能设计如下。 人员或应用工程师在操作使用时发生了一般性操
1.2.1 外破振动事件信息的检测与采集 作错误时,系统不会立刻丧失主体功能或影响主
外破振动事件信息的采集与检测模块,也就 体系统的正常工作,另外在振动信息采集、照片信
是振动光纤报警系统,主要包含振动探测部分、入 息传输、存储以及分析等环节上均采取相应措施
侵报警部分、模式识别部分、系统联动部分、模式 确保分析的准确性。
切换部分、防拆保护部分、报警存储部分、故障报
2 区间电缆防外破系统的关键技术
警部分及在线升级部分等。
(1)振动探测功能实现光缆敷设沿途发生的 2.1 分布式光纤测振技术
振动信号探测。 分布式光纤测振技术是组成振动光纤报警系
(2)入侵报警功能可以完成当有不同形式的 统的最核心技术。由于光纤的不均匀性,光会发
外部侵入行为时,能够及时检测并反馈产生报警 生散射。当外部环境发生变化并影响到传感光纤
信号。 时,光纤自身的特性会发生变化,其光纤折射率、
(3)模式识别功能的主要作用是准确识别入 光纤长度等将会发生微小变化,最终影响光纤内
侵行为与干扰行为,减少系统的误触发与漏报行 部散射信号的变化。鉴于该技术的应用背景以及
为的发生。 成本方面的考虑,振动光纤探测报警系统采用原
(4)系统联动功能是通过开关量、RJ45 接口 理相对简单的 Michelson 光纤干涉回路搭建,其原
输 出 报 警 信 号 并 自 由 扩 展 声 光 报 警 仪 等 报 警 理示意如图 1 所示。
设备。
(5)模式切换功能具有布防模式、撤防模式两
种探测模式。
(6)防拆保护功能具有开盖报警功能,可防止 图 1 Michelson 光纤干涉原理示意
设备被恶意破坏。 Michelson 光纤干涉的基本原理是一束光被
(7)报警存储功能具有报警信息存储能力,最 分成两束相同强度的光,这两束光经过不同的光
多可存储 30 000 条。 路被反射回来之后相遇并发生干涉,属于双光束
(8)故障管理功能能够对系统的各种故障进 干涉仪。由激光器输出的相干光被 1 个 3 dB 光耦
行解析管理。 合器分成两束连续光,并分别注入传感光纤和参
(9)在线升级功能能够通过 RJ45 对系统进行 考光纤两根单模光纤中,如图 2 所示。传感光纤