技术摘要：
本发明公开了一种电力管廊预警防护大型机械渐进式作业探测系统，本发明利用与电力电缆同沟敷设的伴随光缆，将所述伴随光缆接入光学分析主机，一旦有非法施工的大型机械靠近电力地埋管廊，则伴随光缆将探测到振动并且将振动信号转换成光信号；所述光信号传输到光学分析  全部
背景技术：
随着城市改造步伐的不断加快，地埋电力通信光缆及通道正向高密度，大长度的 方向发展，电力通信光缆同沟敷设电缆，电缆在城市电网中所占比重越来越大。近年来，城 市建设迅速扩张，地铁、高架建设及河道整治等工程全面展开，地埋电力通信光缆及通道的 防外力破坏形势日趋严峻；与此同时，社会优质服务要求越来越高，舆论监督与政府监管等 外部运营环境日趋严苛，城市电网的供电可靠性要求越来越高。 同时，电力管线浅埋在城市道路两旁，存在点多、面广、线长，长期暴露户外，极易 遭各种外力破坏。如：施工单位对地埋缆线的重要性和发生事故的危害性认识不足，为赶工 期，野蛮施工，把缆线挖断，造成群众生活不便，企业生产事故发生。而且，电力缆线具有隐 蔽性特点，故障查找困难，故障抢修的时效性无法保证。 传统的电力缆线及通道管理无法满足新形势运行要求。现有电力管廊防护措施主 要是人力巡查，具体如下：变电站、覆土缆线、管井等设施，需每三个月巡检一次，且需对线 路进行有无化学腐蚀、电化学腐蚀、虫害鼠患等多种检查，异常天气的特别巡查和故障、缺 陷巡查。所述均是非实时监测，且无法全天候、长距离、分布式地在线检测，存在极大隐患。 现有的电力管廊预警防护大型机械渐进式作业，比如挖掘机等大型机械设备，主 要靠人防为主。人防即岗位巡哨，然而巡逻人员不能做到7天24小时连续监控，人员都有疲 惫且巡逻有时间间隔，而大型施工作业设备接近电力地埋管廊，慢则三小时，快则三十分 钟，当电力地埋管廊被破坏后，安保人员才会赶赴现场处理，这对电力巡检人员而言为时已 晚。人防能起到一定作用，但不能保证在事前和事中的及时发现与制止，且人防成本高。 保护重要资产，减少经济损失，降低防护成本，解除施工威胁是电力管廊防护的重 中之重。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种电力管廊光纤振动预警防护系统，所述系统能主 动探测电力管廊附近非法施工的挖掘机等大型设备渐进式的侵入，自动预警，及时干预，避 免重大事故发生，保障电力管廊的安全。 为了达到上述目的，本发明提供了一种电力管廊预警防护大型机械渐进式作业探 测系统，所述系统包括：电力电缆，所述在电力管廊内敷设电力电缆并且同时在所述电力管 廊敷设伴随光缆；伴随光缆，所述伴随光缆用于探测电力管廊沿线的大型机械设备所产生 的振动并将振动信号转化为伴随光缆中的光信号传送到光学分析主机中；光学分析主机， 所述光学分析主机对所述光信号进行解调并且得到大型机械非法侵入电力管廊作业的定 位信息；电脑，所述电脑的显示器用于将所述大型机械非法侵入电力管廊作业的定位信息 5 CN 111583589 A 说　明　书 2/6 页 可视化显示。 优选方式下，所述伴随光缆为三芯光缆，所述光学分析主机与起点传感箱相连，所 述起点传感箱与所述伴随光缆中的两芯光缆的始端相连，所述两芯光缆的末端与终点传感 箱相连；同时所述光学分析主机与所述伴随光缆中的另一芯光缆的始端相连，所述伴随光 缆中的另一芯光缆的末端与所述终点传感箱相连；所述起点传感箱和终点传感箱为光耦合 器，用于光信号的分光与合并。 优选方式下，所述光学分析主机所发射的光信号通过所述起点传感箱分为两路的 光信号并在所述伴随光缆中的两芯光缆中传输，所述两路的光信号通过所述终点传感器合 并为一路光信号并反射到所述伴随光缆中的另一芯光缆中，最后传输回所述光学分析主机 中。 优选方式下，当有大型机械非法侵入电力管廊作业的振动信号到伴随光缆上时， 所述振动信号使得所述伴随光缆中的两芯光缆的两路光信号相位发生变化，所述发生相位 变化的两路光信号经终点传感箱合并为一路光信号后传回到所述光学分析主机中；所述光 学分析主机将所述一路光信号解调并还原为振动信号的波形图。 优选方式下，当大型机械非法侵入电力管廊作业的振动作用于所述伴随光缆上 时，所述光学分析主机通过所述起点传感箱向所述三芯光缆中的两芯光缆发射光信号然后 经过终点传感箱和另一芯光缆回传到所述光学分析主机中所经历的时间为t1；所述光学分 析主机同时向所述三芯光缆中的另一芯光缆发射光信号然后经过终点传感箱、两芯光缆和 起点传感箱回传到所述光学分析主机中所经历的时间为t2，所述分别从三芯光缆中两芯光 缆和另一芯光缆发出的光信号由于振动造成的时延为t1-t2，则振动的定位地点与光学分 析主机的距离x为： x＝L-(t1-t2)/2*c 其中，c为光速，L为伴随光缆的总长度；光学分析主机通过测量得到的时间t1、t2 和上述公式即可计算得到大型机械非法侵入电力管廊作业的振动的定位信息。 优选方式下，所述光学分析主机和所述电脑安装在监控室中，用于相关工作人员 对于整个接入光缆网络的各个位置情况实时监测，即对电力管廊沿线的实时监测。 优选方式下，所述电脑中安装有分布式光纤振动预警系统软件，所述光学分析主 机分析得到的大型机械非法侵入电力管廊作业的定位信息传输到所述分布式光纤振动预 警系统软件并进行可视化显示，并将所述大型机械非法侵入电力管廊作业的时间、定位信 息以及威胁程度通过短信发送给相关工作人员；所述大型机械非法侵入电力管廊作业的时 间、定位信息以及威胁程度以日志的形式贮存在电脑中，相关人员可随时调阅。 优选方式下，大型机械设备越来越接近电力管廊时，所述光学分析主机解调得到 的振动信号波形由疏变密，表示预警信息由非紧急变为紧急；所述光学分析主机向分布式 光纤振动预警系统软件根据威胁程度发出告警信息；光学分析主机向分布式光纤振动预警 系统软件发出告警时，所述分布式光纤振动预警系统软件通过所述软件可视化界面的一个 旗子代表一个大型机械非法侵入电力管廊作业的事件，所述旗子的颜色代表威胁程度；所 述报警信号分为三个等级，绿色为三级事件，表示探测到距离电力管廊一定范围内，有大型 机械在作业；黄色为二级事件，表示探测到电力管廊附近有大型机械正在靠近；红色为一级 事件，表示电力管廊正在受到大型机械的严重侵入；当所述三种大型机械非法侵入电力管 6 CN 111583589 A 说　明　书 3/6 页 廊作业的事件被处理时，所述旗子颜色逐渐消退。 优选方式下，所述光学分析主机的硬件设备包括信号采集模块，所述信号采集模 块用于采集伴随光缆中回传的光信号；光电转换模块，所述光电转换模块用于将光信号转 换为电信号；电信号解调模块，所述电信号解调模块用于将电信号进行解调；所述光电转换 模块包括：光电转化电路，所述光电转化电路用于将信号采集模块的回传光信号转化为电 信号；信号放大电路，所述信号放大电路用于将光电转化电路的电信号进行放大；输出电 路，所述输出电路用于将信号放大电路的放大信号进行输出；参考电路，所述参考电路用于 为信号放大电路提供基准电压。 优选方式下，所述光电转化电路包括：光电二极管PD1，所述光电二极管PD1的正极 通过电阻R8和磁珠L3的串联后和-5V电源相连，所述光电二极管PD1的负极与功率放大器U1 的反相输入端引脚2相连同时通过电阻R1和功率放大器U1的引脚1相连；功率放大器U1，所 述功率放大器U1的同相输入端引脚3接地，所述功率放大器U1的引脚4与-5V电源相连并通 过电容C8与Vcc电源相连同时通过电容C9、C10、电解电容E6的并联后接地，所述功率放大器 U1的引脚7与Vcc电源相连同时通过电容C7、电解电容E5并联后接地，所述功率放大器U1的 引脚0接地，所述功率放大器U1的引脚8通过电阻R20与功率放大器U1的引脚7相连；所述信 号放大电路包括：可变增益放大器U2，所述功率放大器U1的输出端引脚6通过电阻R2与可变 增益放大器U2的引脚4相连，所述可变增益放大器U2的引脚2、3、6、7、14、15、16、17接地，所 述可变增益放大器U2的引脚13与Vcc电源相连同时通过电容C12、电解电容E7的并联后接 地，所述可变增益放大器U2的引脚10与-5V电源相连同时通过电容C13、电解电容E8的并联 后接地，所述可变增益放大器U2的引脚11是与增益信号相连的引脚，所述可变增益放大器 U2的引脚5通过电阻R19、R3的串联后接地，所述可变增益放大器U2的引脚8和9并联后与电 阻R19、R3的公共端相连；所述参考电路包括：基准电压源U11，所述基准电压源U11的输入端 引脚1与Vcc电源相连同时通过电容C33接地，所述基准电压源U11的接地端引脚3接地，所述 基准电压源U11的输出端引脚2通过电阻R30、R31的串联后接地同时通过电容C34接地，所述 可变增益放大器U2的引脚12与电阻R30、R31的公共端相连；所述输出电路包括：功率放大器 U3，所述功率放大器U3的同相输入端引脚3通过R32、R5、R4的串联后与可变增益放大器U2的 引脚1相连同时通过电容C35接地，所述功率放大器U3的反相输入端引脚2通过电阻R18接地 同时通过电阻R17与功率放大器U3的引脚1相连，所述功率放大器U3的引脚1通过电容C36与 电阻R5、R4的公共端相连，所述功率放大器U3的引脚4与-5V电源相连并通过电容C19与Vcc 电源相连同时通过电容C16、电解电容E10的并联后接地，所述功率放大器U3的引脚7与Vcc 电源相连同时通过电容C15、电解电容E9的并联后接地，所述功率放大器U3的引脚8通过电 阻R22与功率放大器U3的引脚7相连，所述功率放大器U3的引脚0接地，所述功率放大器U3的 输出端引脚6是与ADC转换器的输入端相连的引脚。 本发明的有益效果是：本发明能与传统电力电缆的防护机制进行无缝融合，实现 技防 人防的巡护机制，使维护成本降低，可靠性提升，使巡防效益大幅提高，能实现长距 离、全天候、分布式的实时在线预警防护。 附图说明 图1为本发明的整体方案示意图； 7 CN 111583589 A 说　明　书 4/6 页 图2为光缆探测剖面图； 图3为本发明分布式光纤振动预警系统软件的监控界面图； 图4为电力管廊周围无大型机械设备靠近的振动波形图； 图5为电力管廊周围大型机械设备靠近的振动波形图； 图6为电力管廊受到大型机械设备入侵的振动波形图； 图7为伴随光缆的光路示意图； 图8为光学分析主机的原理图； 图9为光电转换模块的电路原理图。