本發(fā)明專利技術涉及基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，包括相互通信連接的用于在監(jiān)測區(qū)域采集實時數(shù)據(jù)的應力光纜傳感器、用于傳輸信號且與輸電線路架空線同設計安裝的OPGW光纜以及位于輸電線路機房內用于接收和解析信號的監(jiān)控服務器；所述應力光纜傳感器具有光纖應變解析功能，包括相互通信連接的布里淵光時域散射監(jiān)測設備和作為傳感單元的應力光纜；所述布里淵光時域散射監(jiān)測設備能夠采集監(jiān)測區(qū)域范圍內地質狀態(tài)的三維立體的光散射監(jiān)測參量，所述監(jiān)控服務器內預存有關于地質災害風險特征監(jiān)測參量與光散射監(jiān)測參量對應的關系模型以及地質災害分析模型。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)與方法
本專利技術屬于電力系統(tǒng)智能運檢
，具體涉及基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測方法與系統(tǒng)。
技術介紹
輸電線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，由于城市的發(fā)展，輸電線路建設可使用的空間也逐步受到約束，建設地點不可能完全規(guī)避掉惡劣的地質環(huán)境因素，留下了一定的安全隱患，特別是地理條件特殊，地質環(huán)境脆弱的地質災害易發(fā)區(qū)，在輸電線路的建設地點可能發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質災害的。輸電線路地質災害風險的發(fā)生會導致輸電線路設備損毀、停運、供電中斷，直接給社會與人民的生產生活造成巨大的災害和經濟損失。因此研究地質災害風險對輸電線路的影響，并對重點區(qū)域的地質變化進行實時監(jiān)測和預警，對于輸電線路的建設與安全運行具有重要的意義。目前輸電線路的地質災害監(jiān)測方法主要有人工巡線觀測、衛(wèi)星遙感、視頻圖像、地質監(jiān)測儀監(jiān)測等，主要監(jiān)控輸電線路的地質災害風險狀況。人工巡線觀測主要是通過人工巡視有地質災害風險的輸電線路，對于發(fā)現(xiàn)的地質災害風險現(xiàn)象如地表開裂、地質災害開裂、傾斜、沉降鼓包等地質特征，上報并進行災害處理。該方式可對地質災害風險區(qū)域的特征進行直觀的判斷，觀測盲區(qū)較小，但是監(jiān)測的實時性較差，現(xiàn)象特征不明顯時較難判斷，難以實現(xiàn)緩變型地質災害風險的預警和突發(fā)型災害的及時處理。衛(wèi)星遙感技術主要是利用衛(wèi)星遙感技術監(jiān)控輸電線路與重點觀測區(qū)域，通過對比不同時期的遙感數(shù)據(jù)，通過相關分析實現(xiàn)地質災害風險的發(fā)生于演化趨勢，實現(xiàn)對地質災害風險的預警。該方式的監(jiān)測面較廣，可實現(xiàn)對整個輸電線路的監(jiān)測，但是該監(jiān)測方式容易受到天氣的影響，遙感數(shù)據(jù)的精度較差，且對于外部特征不明顯的地質災害風險無法做到有效識別與預警。視頻監(jiān)控通過在有地質災害風險的輸電線路上加裝旋轉式攝像頭，通過視頻圖像傳回現(xiàn)場的地質狀況。該檢測方式可以迅速的獲取突發(fā)地質災害風險狀況如洪水、滑坡等，但是對于外部特征不明顯的緩變型地質災害風險則無法進行監(jiān)測。環(huán)境地質災害風險監(jiān)測通過在輸電線路周圍安裝表面位移（裂縫）監(jiān)測儀、深部位移（測斜）監(jiān)測儀等環(huán)境地質監(jiān)測儀器監(jiān)測輸電線路附近的地質變化。該方式監(jiān)測了輸電線路重點區(qū)域的地質變化，但是無法判斷其對輸電線路是否造成影響。
技術實現(xiàn)思路
為了解決上述技術問題，本專利技術提供基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)與方法，對輸電線路重點區(qū)域的地質災害風險的相關參數(shù)與狀態(tài)實現(xiàn)準確監(jiān)測，降低輸電線路的運行維護難度，同時可實現(xiàn)對輸電線路重點區(qū)域的地址災害風險演變的動態(tài)監(jiān)測，能夠對緩變型地址災害風險提供有效的預警。本專利技術的技術方案如下：基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，包括相互通信連接的用于在監(jiān)測區(qū)域采集實時數(shù)據(jù)的應力光纜傳感器、用于傳輸信號且與輸電線路架空線同設計安裝的OPGW光纜以及位于輸電線路機房內用于接收和解析信號的監(jiān)控服務器；所述應力光纜傳感器具有光纖應變解析功能，包括相互通信連接的布里淵光時域散射監(jiān)測設備和作為傳感單元的應力光纜；所述布里淵光時域散射監(jiān)測設備能夠采集監(jiān)測區(qū)域范圍內地質狀態(tài)的三維立體的光散射監(jiān)測參量，所述監(jiān)控服務器內預存有關于地質災害風險特征監(jiān)測參量與光散射監(jiān)測參量對應的關系模型以及地質災害分析模型。進一步地，所述地質災害風險特征監(jiān)測參量由發(fā)生不同地質災害時特殊的地質狀況變化數(shù)據(jù)的提取、匯總和分析獲得；所述地質狀況數(shù)據(jù)包括發(fā)生地質災害時的溫度、應變、振動、電流或位移中的至少一種。進一步地，所述地質災害分析模型為固定點位的降水量閾值模型，由收集到的地質災害信息通過數(shù)理統(tǒng)計或非線性系統(tǒng)理論模型建立；所述地質災害信息包括地質災害風險特征監(jiān)測參量、氣象預報數(shù)據(jù)、歷史降雨量數(shù)據(jù)和災害數(shù)據(jù)；所述災害數(shù)據(jù)包括災害發(fā)生的時間、強度、頻率和作用機理。進一步地，所述基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)還包括與監(jiān)控服務器通信連接的預警展示系統(tǒng)；所述預警展示系統(tǒng)內預存有不同形式和不同等級地質災害發(fā)生時的相應影像和發(fā)生時的地質狀況數(shù)據(jù)。進一步地，基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)應用于輸電線路重點區(qū)域的地質基礎沉降災害監(jiān)測和預警。基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測方法，將上述基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)布設在輸電線路上需要監(jiān)測的災害易發(fā)區(qū)域采集和接收實時地質數(shù)據(jù)進而分析地質災害發(fā)生概率并進行預警。進一步地，基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測方法的具體步驟如下：S1、將應力光纜傳感器安裝在輸電線路重點監(jiān)測區(qū)域的地基中，利用應力光纜傳感器中的布里淵光時域散射監(jiān)測設備獲得待監(jiān)測區(qū)域范圍內地基中三維空間的光散射監(jiān)測參量；S2、獲得的光散射監(jiān)測參量由應力光纜傳感器轉換成信號后通過OPGW光纜傳輸至監(jiān)控服務器后，由預存在監(jiān)控服務器內的地質災害風險特征監(jiān)測參量與光散射監(jiān)測參量對應的關系模型測算得到地質災害風險特征監(jiān)測參量；S3、根據(jù)測算得到的地質災害風險特征監(jiān)測參量以及輸入到監(jiān)控服務器中氣象預報數(shù)據(jù)、歷史降雨量數(shù)據(jù)和災害數(shù)據(jù)，利用固定點位的降水量閾值模型進行擬合計算得到的數(shù)值與預存在監(jiān)控服務器內的警報閾值進行比對后獲得對應的地質災害分析結果；S4、將計算得到的地質災害分析結果傳輸?shù)脚c監(jiān)控服務器通信連接的預警展示系統(tǒng)，通過所述預警展示系統(tǒng)展示對應形式和等級災害發(fā)生時的歷史影像信息和地質狀況數(shù)據(jù)供用戶查詢。進一步地，所述步驟S4中地質災害分析結果包括地質災害發(fā)生概率及對應的災害等級。本專利技術與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：1、本專利技術提供的基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)和方法，可對輸電線路重點區(qū)域的地質災害風險的相關參數(shù)與狀態(tài)實現(xiàn)準確監(jiān)測，同時降低輸電線路的運行維護難度，掌握地質災害風險對輸電線路的影響規(guī)律，可為輸電線路的大修、技改、反措和災害防御等提供輔助決策；同時可實現(xiàn)對輸電線路重點區(qū)域的地質災害風險演變的動態(tài)監(jiān)測，能夠對緩變型地質災害風險提供有效的預警，對突發(fā)型地質災害風險進行快速災后評估。、本專利技術提供的分布式光傳感的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)和方法中設置應力光纜傳感器，應力光纜傳感器鋪設在重點區(qū)域能夠靈敏地感知區(qū)域的地質變化，應力光纜傳感器主要利用布里淵光時域散射監(jiān)測設備進行數(shù)據(jù)采集，布里淵光時域散射監(jiān)測設備利用先進的光纖分布式傳感技術實現(xiàn)輸電線路重點區(qū)域的突發(fā)型、緩變型地質災害風險的多參數(shù)、多種狀態(tài)的三維立體實時監(jiān)測，應力光纜作為傳感單元具有無源、抗腐蝕、抗老化、抗輻射等優(yōu)點，可塑性強，適合野外復雜地形地貌的部署，同時信號通過OPGW光纜內部光纖傳回至輸電線路機房內的監(jiān)控主機，使電子系統(tǒng)不受外界惡劣環(huán)境的干擾，信號更穩(wěn)定，維護更方便。附圖說明圖1為本專利技術中基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)的交互示意圖。附圖中的標號表示為：1、應力光纜傳感器；11、布里淵光時域散射監(jiān)測設備；12、應力光纜；2、OPGW光纜；3、監(jiān)控服務器；4、預警展示系統(tǒng)。具體實施方式下面結合附圖和具體實施本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括相互通信連接的用于在監(jiān)測區(qū)域采集實時數(shù)據(jù)的應力光纜傳感器（1）、用于傳輸信號且與輸電線路架空線同設計安裝的OPGW光纜（2）以及位于輸電線路機房內用于接收和解析信號的監(jiān)控服務器（3）；所述應力光纜傳感器（1）具有光纖應變解析功能，包括相互通信連接的布里淵光時域散射監(jiān)測設備（11）和作為傳感單元的應力光纜（12）；所述布里淵光時域散射監(jiān)測設備（11）能夠采集監(jiān)測區(qū)域范圍內地質狀態(tài)的三維立體的光散射監(jiān)測參量，所述監(jiān)控服務器（3）內預存有關于地質災害風險特征監(jiān)測參量與光散射監(jiān)測參量對應的關系模型以及地質災害分析模型。/n
【技術特征摘要】
1.基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括相互通信連接的用于在監(jiān)測區(qū)域采集實時數(shù)據(jù)的應力光纜傳感器（1）、用于傳輸信號且與輸電線路架空線同設計安裝的OPGW光纜（2）以及位于輸電線路機房內用于接收和解析信號的監(jiān)控服務器（3）；所述應力光纜傳感器（1）具有光纖應變解析功能，包括相互通信連接的布里淵光時域散射監(jiān)測設備（11）和作為傳感單元的應力光纜（12）；所述布里淵光時域散射監(jiān)測設備（11）能夠采集監(jiān)測區(qū)域范圍內地質狀態(tài)的三維立體的光散射監(jiān)測參量，所述監(jiān)控服務器（3）內預存有關于地質災害風險特征監(jiān)測參量與光散射監(jiān)測參量對應的關系模型以及地質災害分析模型。
2.如權利要求1所述的基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述地質災害風險特征監(jiān)測參量由發(fā)生不同地質災害時特殊的地質狀況變化數(shù)據(jù)的提取、匯總和分析獲得；所述地質狀況數(shù)據(jù)包括發(fā)生地質災害時的溫度、應變、振動、電流或位移中的至少一種。
3.如權利要求2所述的基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述地質災害分析模型為固定點位的降水量閾值模型，由收集到的地質災害信息通過數(shù)理統(tǒng)計或非線性系統(tǒng)理論模型建立；所述地質災害信息包括地質災害風險特征監(jiān)測參量、氣象預報數(shù)據(jù)、歷史降雨量數(shù)據(jù)和災害數(shù)據(jù)；所述災害數(shù)據(jù)包括災害發(fā)生的時間、強度、頻率和作用機理。
4.如權利要求2所述的基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述基于光纖應變解析的輸電線路地質災害監(jiān)測系統(tǒng)還包括與監(jiān)控服務器（3）通信連接的預警展示系統(tǒng)（4）；所述預警展示系統(tǒng)（4）內預存有不同形式和不同等級地質災害發(fā)生時的相應影像和發(fā)生時的地質狀況數(shù)據(jù)。
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃江林，徐志堅，潘占軍，占旭峰，劉凡，
申請(專利權)人：國網湖北省電力公司咸寧供電公司，國家電網公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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