一種海纜位置監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及位置監測技術領域，公開了一種海纜位置監測系統，包括分布式光纖振動主機、監測主機、探測光纖；分布式光纖振動主機包括光源、耦合模塊、光探測器、濾波光路模塊、數據處理模塊；光源為相干光源，與耦合模塊連接，耦合模塊還分別與探測光纖、光探測器連接；光探測器還與濾波光路模塊連接，濾波光路模塊還與數據處理模塊連接；監測主機包括計算及監測模塊、顯示模塊，計算及監測模塊與顯示模塊連接，還與數據處理模塊連接；所述探測光纖與海纜連接。本實用新型的有益效果為：根據相干瑞利散射原理，對海纜光纖上的瑞利背向散射信號光程量進行分析、計算，得出海纜的具體位置；測量精度高，省時省工，推廣前景廣闊。
【專利說明】
一種海纜位置監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及位置監測技術領域，特別涉及一種海纜位置監測系統。
【背景技術】
[0002]海纜自埋設之日起，受地質迀移等自然環境因素或船只挖泥疏浚、起錨等人為因素影響，實際位置會有所變動，自身位置并不能一直持續在最初的鋪設位置，這對海纜安全非常重要，因此需要對海纜位置進行監測。海纜位置監測包括海纜三維位置，包含經瑋度和海纜埋深。
[0003]現有技術中確定海纜位置分為三種:
[0004]1、側掃聲吶。聲吶發出信號遇到海底后返回到聲吶中，返回的聲吶由聲能轉換為電能，并且通過電纜向上傳送到海面上的記錄單元內。返回的時間不同，及傳送的距離不同，且不同的返回時間，顯示不同的灰度。每一條掃描線一條緊靠一條有序地排列起來形成一幅記錄圖像，顯示海底的特征和位于海底面的目標;缺點是:聲吶作業時對海面環境要求較高；主要靠識別出暴露于海底表面的海纜和海纜埋設溝痕確定海纜狀況，對不暴露于海底，又沒有海纜埋設溝痕的海底電纜，其應用受到限制。
[0005]2、多波束測量系統。多束波系統通過接受波束形成技術能夠實現空間精確定向，利用回波信號的某些特征參量進行回波時延監測以確定回波往返時間，從而確定斜距以獲取精確地水深數據，根據水深變化判斷海底電纜的敷設范圍和海纜的尺寸，獲得海纜的精確位置信息，并使用軟件分析出海纜周圍的情況。缺點是:無法監測不暴露于海底的海纜。
[0006]3、海洋磁力儀。海底電纜采用鋼絲鎧裝，通電時會產生附加磁場向周圍傳播，利用海洋磁力儀的特質探頭可以在海纜附近感知相應頻率的電壓信號。通過電磁感應進行算法模型搭建，就可算出海纜的位置。缺點是:磁力儀對金屬磁場磁感反應極強，對電磁場信號反應較弱，宜受海底金屬廢棄物的影響。且在水深大于50米時，海洋磁力儀拖魚無法下沉到有效電纜磁異常范圍內，電纜磁力異常信號不明顯。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于:針對現有技術中存在的難以確定海纜具體位置的問題，提供一種海纜位置監測系統。
[0008]本實用新型一種海纜位置監測系統，包括分布式光纖振動主機、監測主機、探測光纖；
[0009]所述分布式光纖振動主機包括光源、耦合模塊、光探測器、濾波光路模塊、數據處理模塊，所述光源為相干光源，所述光源與所述耦合模塊連接，所述耦合模塊還分別與所述探測光纖、所述光探測器連接;所述光探測器還與所述濾波光路模塊連接，所述濾波光路模塊還與所述數據處理模塊連接；
[0010]所述監測主機包括計算及監測模塊、顯示模塊，所述計算及監測模塊與所述顯示模塊連接;所述計算及監測模塊還與所述數據處理模塊連接；
[0011]所述探測光纖還與海纜連接。
[0012]進一步的，所述分布式光纖振動主機中的所述數據處理模塊包括背景聲場初始參照子模塊、數據分析處理子模塊;所述數據分析處理子模塊分別與所述背景聲場初始參照子模塊、所述濾波光路模塊、所述計算及監測模塊連接。
[0013]進一步的，所述探測光纖為海纜單模光纖。
[0014]進一步的，所述檢測主機為PC機。
[0015]本實用新型的有益效果為:基于光纖傳感技術的海纜位置監測系統，根據相干瑞利散射原理，對海纜光纖上的瑞利背向散射信號光程量進行分析、計算，得出海纜的具體位置;測量精度高，省時省工，推廣前景廣闊。
【附圖說明】
[0016]圖1所示為本實用新型一種海纜位置監測系統結構示意圖。
[0017]圖2所示為海纜位置監測流程示意圖。
[0018]圖中:1_分布式光纖振動主機、2-監測主機、3-探測光纖、4-海纜、11-光源、12-耦合模塊、13-光探測器、14-濾波光路模塊、15-數據處理模塊、21-計算及監測模塊、22-顯示模塊。
【具體實施方式】
[0019]下文將結合具體附圖詳細描述本實用新型具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，附圖所出現的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。
[0020]如圖1所示，本實用新型一種海纜位置監測系統，包括分布式光纖振動主機1、監測主機2、探測光纖3;
[0021 ]所述分布式光纖振動主機I包括光源11、親合模塊12、光探測器13、濾波光路模塊14、數據處理模塊15，所述光源11為相干光源，所述光源11與所述耦合模塊12連接，所述耦合模塊12還分別與所述探測光纖3、所述光探測器13連接;所述光探測器13還與所述濾波光路模塊14連接，所述濾波光路模塊14還與所述數據處理模塊15連接；
[0022]所述探測光纖3還與海纜4連接。
[0023]所述監測主機2包括計算及監測模塊21、顯示模塊22，所述計算及監測模塊21與所述顯示模塊連接22;所述計算及監測模塊21還與所述數據處理模塊15連接。
[0024]所述分布式光纖振動主機I中的所述數據處理模塊15包括背景聲場初始參照子模塊、數據分析處理子模塊;所述數據分析處理子模塊分別與所述背景聲場初始參照子模塊、所述濾波光路模塊14、所述計算及監測模塊21連接。
[0025]所述探測光纖3可采用海纜單模光纖。
[0026]本實用新型實施例海纜位置監測系統，基于相干瑞利散射，將海纜4中光纖作為分布式光纖傳感器，光源11通過探測光纖3向海纜4光纖注入光脈沖，通過耦合模塊12、光探測器13、濾波光路模塊14接收光纖中的背向散射信號，并由數據處理模塊15對探測光纖上的分布振動信號進行分析、處理，光源11為相干光源，背向散射信號取瑞利散射信號。由于光源11具有良好的相干特性，在光纖上任一點的瑞利散射也具有相干特性，并僅與本地光纖局部光程變化有關，因此接收端通過逐點或逐個探測單元分析相關瑞利散射的強度及相位差，進而獲得對應光纖的光程變化，而光程變化與振動量具有程線性的對應關系。監測主機2可以采用PC機，運行計算和監測進程，提供監測視圖，顯示在顯示模塊22上。
[0027]在使用中，海纜4位置的確定包括海纜4經瑋度的確定和海纜4深度的確定。
[0028]1、海纜4經瑋度的確定
[0029]本實施例所用探測光纖3為海纜4中自帶光纖，當埋設海纜4上方的海面附近有船只經過時，海纜4光纖中的瑞利背向散射信號光程量受船舶發動機振動影響會產生變化，且隨船只接近會由小漸大，當船只行駛到海纜4正上方時振動量達到最大，所探測的光程量變化信號最強，此時可認定船只正下方即為海纜，據此確定海纜4的水平位置，又船只本身的經瑋度可由船得知，即為此點海纜4的經瑋度。以此類推，可得到海纜4所有點經瑋度，這樣，整條海纜4經瑋度測出。
[0030]2、海纜4深度的確定
[0031]海纜4敷設完成時，海纜4位置尚未受長時間外因而改變，可認為是達到了預期敷設深度及位置要求，此時深度確定，為已知。將監測設備接入，依靠海纜4中的光纖傳感器可以得到海纜4最初位置的背景聲場(即振動量)，來作為初始參照。在長期外因改變過程中，海纜4隨海底洋流暗涌沖刷埋深發生改變時，其背景聲場就會有所改變，海纜4中光纖傳感器受到的影響就會發生變化。此時依靠算法模式識別，不同的深度對應不同的背景聲場，與最初的背景聲場進行對比，從而可對海纜4埋深進行實時監測。
[0032]本算法的依據:
[0033](I)實驗室中模擬海纜4所在環境，主動改變海纜4深度，得到不同深度時的光纖傳感器數據，從而可得出算法；
[0034](2)在實際海纜4路由中選取一條海纜4接入本實用新型實施例提出的探測系統，用水下機器人或者其他探測裝置探測某段由低到高海纜4的實際埋深，記錄過程中海纜4光纖傳感器相對應的背景聲場變化，從而得出海纜4不同深度的算法;具體流程如圖2所示。
[0035]本實用新型的有益效果為:基于光纖傳感技術的海纜位置監測系統，根據相干瑞利散射原理，對海纜光纖上的瑞利背向散射信號光程量進行分析、計算，得出海纜的具體位置;測量精度高，省時省工，推廣前景廣闊。
[0036]本文雖然已經給出了本實用新型的一個實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本實用新型精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本實用新型權利范圍的限定。
【主權項】
1.一種海纜位置監測系統，其特征在于，包括分布式光纖振動主機、監測主機、探測光纖； 所述分布式光纖振動主機包括光源、耦合模塊、光探測器、濾波光路模塊、數據處理模塊，所述光源為相干光源，所述光源與所述耦合模塊連接，所述耦合模塊還分別與所述探測光纖、所述光探測器連接;所述光探測器還與所述濾波光路模塊連接，所述濾波光路模塊還與所述數據處理模塊連接； 所述監測主機包括計算及監測模塊、顯示模塊，所述計算及監測模塊與所述顯示模塊連接;所述計算及監測模塊還與所述數據處理模塊連接； 所述探測光纖還與海纜連接。2.如權利要求1所述的海纜位置監測系統，其特征在于，所述探測光纖為海纜單模光纖。3.如權利要求1或2所述的海纜位置監測系統，其特征在于，所述檢測主機為PC機。
【文檔編號】G01B11/00GK205664780SQ201620055630
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】譚明, 劉岳超, 陳厚合, 馬煜, 張波, 李文斌, 陳勤勤, 蔡新瑋, 李璐
【申請人】江蘇歐訊能源科技有限公司