[发明专利]一种基于COTDR的地铁隧道施工安全临时监测方法

权利要求书

1.一种基于COTDR的地铁隧道施工安全临时监测方法，其特征在于，在隧道顶部等间距的设置固定件，将探测光缆穿过固定件，使探测光缆自然伸展，探测光缆一端与监测主机相连；探测光缆中设置有传感光纤，监测主机包括强相干光源和光探测器；

该方法包括以下步骤：

S1、强相干光源作为入射脉冲从传感光纤的入射段注入，光探测器接收返回的后向散射信号，后向散射信号为传感光纤中各点返回到入射端的瑞利散射光相互干涉后的信号；

S2、监测主机实时读取运行s秒内的全段数据，全段数据包括探测光缆内各个探测单元的后向散射信号，计算全段数据的平均值，并设置光纤末端判断阈值Te，比较全段数据的平均值和光纤末端判断阈值Te，得到当前时刻的光纤末端位置Pb；

S3、光纤断裂判断：监测主机实时监测每隔s秒内的全段数据，计算其平均值，比较平均值和光纤末端判断阈值Te，得到下一时刻的光纤末端位置Pn；若Pb和Pn的偏差在偏差阈值范围内，则更新光纤末端位置使Pb＝Pn；若Pb和Pn的偏差不在偏差阈值范围内，则发出断纤报警，停止更新光纤末端位置Pb；

S4、光纤弯折判断：读取监测主机获取到的各个间隔s秒的全段数据，对全段数据进行逐行差分处理得到差分数组，找到差分数组各列的绝对值中的最大值；读取最大值对应差分数组数据，即对应当前时刻的光纤末端位置Pb，在1-Pb位置之间寻找是否存在超过弯折阈值的位置，若存在，则发出弯折报警。

2.根据权利要求1所述的基于COTDR的地铁隧道施工安全临时监测方法，其特征在于，步骤S2中光纤末端判断阈值的设置方法为：

全段数据包括探测信号部分和噪声部分，全段数据经过平均后，有光纤接入的探测信号部分，数值范围没有受到影响，而无光纤接入的噪声部分，数值范围会明显减小，探测信号部分的数值范围高于噪声部分；光纤末端判断阈值，高于噪声部分的数值范围，低于探测信号部分尾部的数值范围。

3.根据权利要求1所述的基于COTDR的地铁隧道施工安全临时监测方法，其特征在于，步骤S2中比较全段数据的平均值和光纤末端判断阈值，得到当前时刻的光纤末端位置的方法为：

从全段数据平均值的尾端开始查找，第一个高于光纤末端判断阈值的位置，即为当前时刻的光纤末端位置。

4.根据权利要求1所述的基于COTDR的地铁隧道施工安全临时监测方法，其特征在于，步骤S4中处理差分数组的方法具体为：

读取监测主机获取到的各个间隔s秒的全段数据，该全段数据为f_s×N的数组，f_s为采样率，N为最大探测点数；逐行做差分后得到(f_s-1)×N的数组，找出这个差分数组各列中绝对值的最大值，得到一个1×N的数组。