论文基于布里渊散射原理的在线海缆监测系统是关于海缆方面的论文题目、论文提纲、海缆论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要： 针对海缆重量与长度大、造价高和周期长、工程风险高、维修难度大的缺点,提出了基于布里渊散射原理的在线海缆监测系统.该系统包括数据采集硬件和信息处理软件两部分,数据采集部分用于采集与传输海缆电源谐波信息、温度信息和应变信息；信息处理软件部分用于实现信息的接收、显示和分析等数据处理功能.实验与测试结果表明,该系统能实时获取海缆的温度及应力形变信息,及时定位海缆的故障位置,达到实时监测与预警的目的.
关键词： 海缆； 数据采集； 监测系统； 布里渊散射
中图分类号： TN913.33?34； TP319 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）20?0159?03
Abstract： Aiming at the characteristics of long cable length, high cost, long cycle, high engineering risk and difficult maintenance of undersea cable, an online undersea cable monitoring system based on Brillouin scattering principle is proposed. The system is composed of two parts： data acquisition hardware and information processing software. The data acquisition part is used for collecting and tranitting the harmonic information, temperature information and strain information of the submarine cable power supply. The information processing software part is used to realize the data processing functions of data reception, display and analysis. The test results show that the system can obtain the temperature and stress deformation information of the submarine cable in real time, and locate the fault location of the submarine cable in time to achieve the purpose of real?time monitoring and early warning.
Keywords： undersea cable； data acquisition； detection system； Brillouin scattering principle
0 引 言
随着海洋资源开采技术的日益成熟和海上采油平台数量的逐渐增加,海缆的数量也在不断增加.然而,一旦海缆出现故障,需要上百万的维修费用和停工减产导致的间接经济损失[1?3].因此,有效地监测海缆的状态至关重要.
海缆存在着重量与长度大、造价高和周期长、工程风险高、维修难度大的缺点.目前海缆监测方法主要分为关键位置点监测和分布式监测[4]两种方法.其中,关键位置点监测方法主要检测海缆的局部放电情况,但这种方法只能获取海缆是否存在故障而无法了解故障的具体位置；分布式监测方法可根据所选取的物理量的不同分为拉曼散射分布式监测方法和布里渊散射分布式监测方法[5?6].基于拉曼散射原理的方法存在精度低和散射信号弱的问题,布里渊散射方法能获取海缆的温度与应力变化信息.
海缆生产厂家通常会保留一到两根冗余光纤,本文将使用这些冗余的光纤和布里渊散射原理检测海缆的应力变化及温度变化[4,7].这种测量方法不需要增加额外的传感器和改变海缆的结构,并能实现海缆应力与温度的实时监测.同时,本文提出了基于布里渊散射原理的在线海缆监测系统,该系统包括数据采集硬件和信息处理软件两部分.数据采集部分用于采集和传输海缆电源谐波信息、温度信息以及应变信息；信息处理软件部分用于实现信息的接收、显示和分析等数据处理功能.
1 系统总体方案
基于布里渊散射原理的在线海缆监测系统总体框架如图1所示.该系统由用于采集和传输海缆电源谐波信息、温度信息和应变信息的数据采集硬件以及用于实现信息的接收、显示和分析等数据处理功能的信息处理软件两部分组成.
系统硬件部分使用光纤布里渊频移采集设备（BOTDA）和谐波测试仪两部分组成.BOTDA通过连接海缆中冗余的光纤,实时采集应变和温度信息,并生成预定义格式的光纤数据；谐波测试仪实时检测电缆电源的谐波参数,以提供故障分析的辅助参考.
软件部分包括在线监控上位机主程序、电子海图和应力场/温度数据库.其中,上位机主程序是本监测系统的核心；电子海图用于实现可视化显示海缆信息；应力场/温度数据库用于建立光纤温度到海缆温度之间的映射.
本系统使用C/S架构实现,将数据采集与上位机软件分开设计,只要不涉及数据格式和通信违约,两部分不会互相影响.该设计有利于二次开发、加快开发进度和提高开发效率.
2 海缆在线监测系统
2.1 硬件系统
本文选用宁波诺驰光电提供的BOTDA设备采集应变和温度信息[8].该设备的传感器采用常规的通信单模光纤,并可实现5～100 km光纤的温度与应变.
谐波会使电缆产生集肤效应,增加电缆的损耗.本文采用美国EIG生产的Nexus1500进行谐波测量,该设备具有精度高和实时分析的特点[9].
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参考文献：
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