一种光缆温度监测装置以及光缆覆冰识别监测系统的制作方法

本发明涉及光缆状态监测，尤其涉及一种光缆温度监测装置以及光缆覆冰识别监测系统。

背景技术：

1、输电线路大跨度光缆多架设于山区复杂环境，冬季极易出现线路覆冰、积冰问题，精准监测光缆覆冰状态并支撑融冰作业管控，是保障输电线路安全运行的关键。

2、当前，业内普遍采用分布式温度传感（dts）技术对光缆沿线温度进行实时探测，其数据回传方式多依赖无线网络，或通过在现有的输电线路中，新增一通信光纤转接至另一台设备的光接口进行通信数据传输，由此带来若干固有缺陷：其一，无线回传受山区地形、气候影响显著，通信质量不稳定，易出现数据丢包或延迟，影响覆冰预警的实时性；其二，增加了通信光纤，不仅提升系统复杂度与故障点，也加大了野外部署的维护难度和能耗开销。传统方式难以同时满足长距离高精度测温、本地可靠数据回传、节约光纤资源及野外长期稳定运行的综合工程要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光缆温度监测装置以及光缆覆冰识别监测系统，所述装置能够解决现有长距离输电线路覆冰监测方案中无线回传稳定性差、中间设备部署复杂的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种光缆温度监测装置，安装在输电线路杆塔上，与对应待测光缆分段内的传感光纤光耦合连接，所述光缆温度监测装置包括：分布式光纤测温模块、波分复用器、通信模块以及控制模块；

3、所述波分复用器设有测试端口、通信端口以及光纤连接端口，所述通信模块与所述通信端口连接，所述待测光缆分段内的传感光纤与所述光纤连接端口连接，所述测试端口与所述通信端口相互隔离；

4、所述分布式光纤测温模块通过所述测试端口向所述传感光纤发射脉冲激光，并接收反射回来的背向拉曼散射光信号；

5、所述分布式光纤测温模块，用于对所述背向拉曼散射光信号进行解算，生成温度数据，并将所述温度数据发送给所述控制模块；

6、所述控制模块，用于根据所述温度数据生成数据帧，并通过所述通信模块将所述数据帧发送至对应的工作主机，以使对应的工作主机基于所述数据帧识别出所述待测光缆的覆冰区段。

7、进一步地，所述波分复用器的数量为至少一个；

8、当所述波分复用器的数量为一个时，所述分布式光纤测温模块与所述测试端口连接；

9、当所述波分复用器的数量为两个及以上时，所述分布式光纤测温模块经光路选择器件分别与各所述波分复用器的测试端口光连接。

10、进一步地，所述光路选择器件包括公共端口和至少两个分支端口；

11、所述公共端口与所述分布式光纤测温模块连接，每一所述分支端口分别与对应波分复用器的测试端口连接；

12、所述控制模块，用于在接收到工作主机发送的分时监测指令时，按照预设时序依次选通所述光路选择器件对应的分支端口，以使所述分布式光纤测温模块发射的脉冲激光经由当前被选通的分支端口，传输至对应待测光缆分段。

13、进一步地，所述工作主机的数量为至少一台；

14、当所述工作主机的数量为一台时，所述数据帧在输送至所述通信模块后，经由所述通信端口传输至所述工作主机，以使所述工作主机基于所述数据帧识别出所述待测光缆的覆冰区段；

15、当所述工作主机的数量为两台及以上时，所述数据帧在输送至所述通信模块后，经由所述通信端口传输给至少一台工作主机，以使接收到所述数据帧的工作主机基于接收数据识别出所述待测光缆的覆冰区段。

16、进一步地，所述分布式光纤测温模块内部集成有脉冲激光源、拉曼散射信号解调电路以及第一数据处理单元；

17、所述脉冲激光源，用于向对应待测光缆分段发射脉冲激光；

18、所述拉曼散射信号解调电路，用于接收反射回来的背向拉曼散射光信号，并对所述背向拉曼散射光信号进行光电转换和解调处理，得到反斯托克斯光强与斯托克斯光强的比值数据；

19、所述第一数据处理单元，用于根据所述比值数据解算出温度数据，并将所述温度数据发送给所述控制模块。

20、进一步地，所述通信模块，还用于接收并解析工作主机发送的交互报文，得到目标地址；以及，判断所述目标地址是否与预配置地址匹配，

21、若是，解析出所述交互报文中的交互信息，并将所述交互信息转发至所述控制模块，

22、若否，则不对所述交互报文进行解析；

23、所述控制模块，还用于根据所述交互信息，执行对应的交互操作。

24、进一步地，所述的光缆温度监测装置，还包括：电源管理模块；

25、所述电源管理模块的输入端连接外部供电单元，所述电源管理模块的输出端分别连接所述分布式光纤测温模块、所述通信模块、所述控制模块以及所述光路选择器件，以提供工作电源。

26、本发明一实施例还提供了一种光缆覆冰识别监测系统，包括：主站层以及若干所述的光缆温度监测装置；所述主站层包括至少一台工作主机；待测光缆被划分为若干待测光缆分段，每一所述待测光缆分段布设有一所述光缆温度监测装置；所述工作主机内置有光通信收发单元和第二数据处理单元；所述光通信收发单元与各所述光缆温度监测装置连接；

27、所述光缆温度监测装置，用于采集对应待测光缆分段的温度数据，根据所述温度数据生成数据帧，并传输至所述光通信收发单元；

28、所述光通信收发单元，用于将所述数据帧传输至所述第二数据处理单元，以使所述第二数据处理单元基于所述数据帧，计算得到各待测光缆分段的温度特征数据，并根据所述各待测光缆分段的温度特征数据，识别出所述待测光缆的覆冰区段。

29、进一步地，所述工作主机还内置有远程设备管控单元和人机交互单元；

30、所述人机交互单元，用于获取交互信息，并将所述交互信息发送至所述远程设备管控单元；

31、所述远程设备管控单元，用于根据所述交互信息生成交互报文，并将所述交互报文发送给所述光缆温度监测装置，以使对应的光缆温度监测装置根据所述交互报文对内部的配置参数进行调整。

32、进一步地，所述基于所述温度数据，计算得到各待测光缆分段的温度特征数据，并根据所述各待测光缆分段的温度特征数据，识别出所述待测光缆的覆冰区段，包括：

33、获取所述待测光缆分段所在区域在目标时段的气象数据；

34、根据所述待测光缆分段在目标时段内的所述温度数据和所述气象数据，计算得到环境影响因子；

35、根据所述环境影响因子和所述温度数据，计算得到所述待测光缆分段在目标时段内的温度特征数据；

36、识别出温度特征数据落入预设异常数值范围内的待测光缆分段，作为异常光缆分段；

37、将所有异常光缆分段作为所述待测光缆的覆冰区段。

38、通过实施本发明具有如下有益效果：

39、本发明提供了一种光缆温度监测装置以及光缆覆冰识别监测系统，所述装置在波分复用器上独立设置相互光学隔离的测试端口与通信端口，分布式光纤测温模块依托测试端口完成测温激光发射及背向拉曼散射光信号接收，通信模块对接通信端口传输监测数据帧，基于波长隔离的光路设计，避免了测温光与通信光的相互串扰；

40、同时，本发明依托分布式光纤测温模块采集沿线光纤散射信号并解算得到分布式温度数据，控制模块将数据封装为数据帧后，经由独立通信链路上传至工作主机，工作主机依据温度数据精准判别光缆覆冰区段，整套结构无需分开布设专用测温光纤与通信光纤，仅仅需要设置一条光纤即可，大幅节约光纤资源，且无需对原有光缆进行改造更换，显著降低山区线路施工改造成本与施工难度，适配野外复杂工况，有效解决传统方案中光路串扰、测温精度不足、通信不稳定及光纤资源浪费等缺陷。