CN116248176B - 一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质，通过响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。然后分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。接着基于触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。最后通过预设的结构健康评估模型基于中间光纤监测页面进行预警分析并更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。通过采集待测光纤的多种光纤监测数据和预设的结构健康评估模型，实现多点实时监测预警，对待测光纤进行全面分析生成对应的监测页面，方便工作人员查看，且监测准确度高。

Description

一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质

技术领域

本发明涉及光纤状态监测预警技术领域，尤其涉及一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质。

背景技术

复合架空地线（OPGW）光缆作为国家重要的基础设施材料，在整个电力体系中扮演着重要的角色，在增加输电能力等方面发挥着重要的作用。

在OPGW光缆施工过程中，基于使用需求，需要不断增加OPGW光缆的缆径和缆重，且由于光纤的温度变化、应变变化等因素影响会导致光纤的通光效率下降甚至断裂，若施工人员未能及时发现，会造成整条OPGW光路不畅，需要重新布置架线现场并返工修复，因此，为了避免出现这种情况，需要在OPGW光缆施工过程对光纤状态进行实时监测预警。

但现有的光纤状态在线监测预警方式仅能监测光纤的温度变化，或者监测参量仅限于应变变化，无法***的分析应力造成的其它应变作用，监测参量单一，导致监测准确度低，不能及时发送报警提醒。

发明内容

本发明提供了一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质，解决了现有的光纤状态在线监测预警方式仅能监测光纤的温度变化，或者监测参量仅限于应变变化，无法***的分析应力造成的其它应变作用，监测参量单一，导致监测准确度低，不能及时发送报警提醒的技术问题。

本发明提供的一种光纤状态监测预警方法，包括：

响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据；

分别采用所述光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面；

根据所述触发信息和所述数据页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面；

通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析并更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

可选地，所述光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头；所述响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据的步骤，包括：

响应接收到的触发信息，确定待测光纤对应的多个光纤监测点并布设对应的所述光纤光栅数据采集模块、所述分布式光纤数据采集模块、所述环境及动态应变监测模块、所述光纤频率采集模块和多个所述传感探头；

分别通过所述光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到所述光纤监测点对应的第一应变；

分别通过所述分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到所述光纤监测点对应的分布式温度和第二应变；

分别通过所述环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到所述光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据；

分别通过所述光纤频率采集模块基于所述待测光纤内传导光信号的相位差异，确定所述光纤监测点对应的光纤频率；

分别通过所述传感探头从所述待测光纤外部获取所述光纤监测点对应的外部波长变化数据；

将所述分布式温度、所述环境动态变化数据、所述光纤频率、所述第一应变、所述第二应变、所述第三应变和所述外部波长变化数据作为所述光纤监测点对应的光纤监测点数据；

将全部所述光纤监测点数据作为所述待测光纤对应的光纤监测数据。

可选地，所述数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件；所述初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键；所述根据所述触发信息和所述数据页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面的步骤，包括：

若触发所述数据统计触发键，则分别调用所述应变组件、所述分布式温度组件、所述环境动态变化组件、所述光纤频率组件和所述外部波长变化组件结合所述触发信息进行数据统计，得到所述待测光纤对应的光纤监测统计数据；

采用所述光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面；

若触发所述应力分析触发键，则调用所述应变组件进行应变分析，得到各所述光纤监测点对应的目标应变；

采用全部所述目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面；

若触发所述数据转换触发键，则分别调用所述目标应变和所述外部波长变化组件进行数据转换，得到所述光纤监测点对应的多种光纤状态数据；

采用全部所述光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面；

采用所述光纤监测点页面、所述目标应变页面和所述光纤状态数据页面分别作为所述初始光纤监测页面的二级页面更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

可选地，所述调用所述应变组件进行应变分析，得到各所述光纤监测点对应的目标应变的步骤，包括：

分别将各所述光纤监测点对应的环境数据与预设的环境变化阈值进行初步比较；

将所述环境数据大于所述环境变化阈值的应变作为中间应变；

将所述中间应变分别与预设的应变阈值进行应变比较；

将所述中间应变内大于所述应变阈值的最大值作为所述光纤监测点对应的目标应变。

可选地，所述分别调用所述目标应变和所述外部波长变化组件进行数据转换，得到所述光纤监测点对应的多种光纤状态数据的步骤，包括：

分别对所述目标应变进行积分转换，得到所述光纤监测点对应的转角，并对所述转角进行积分转换，得到所述光纤监测点对应的挠度；

计算所述目标应变与预设的弹性模量的乘值，得到所述光纤监测点对应的应力；

计算预设的截面惯性矩与预设轴距离的比值并乘以所述应力，得到所述光纤监测点对应的弯矩；

对所述弯矩分别进行一阶求导和二阶求导，得到所述光纤监测点对应的剪力和载荷；

基于所述外部波长变化数据，计算得到所述光纤监测点对应光纤外部水平方向和竖直方向的变形量；

将所述转角、所述挠度、所述应力、所述弯矩、所述剪力、所述载荷、所述分布式温度、所述环境动态变化数据、所述光纤频率和所述变形量作为所述光纤监测点对应的光纤状态数据。

可选地，所述预设的结构健康评估模型包括一维卷积层和长短期记忆网络层；所述中间光纤监测页面设置有预警分析触发键；所述通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析并更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面的步骤，包括：

若触发所述预警分析触发键，则通过所述一维卷积层分别提取各所述光纤监测点对应的所述光纤状态数据的时间序列特征，得到所述光纤监测点对应的初始光纤分析数据；

通过所述长短期记忆网络层提取所述初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到所述光纤监测点对应的中间光纤分析数据；

根据所述中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据；

将全部目标光纤分析数据作为所述待测光纤的光纤预警数据；

采用所述光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面；

将所述光纤预警页面作为所述中间光纤监测页面的二级页面更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

可选地，所述预设的报警阈值包括应变阈值、裂缝阈值、挠度阈值和安全预警阈值；所述根据所述中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据的步骤，包括：

分别比较所述中间光纤分析数据对应的目标应变和所述应变阈值，生成所述光纤监测点对应的应变报警数据；

分别比较所述中间光纤分析数据对应的外部波长变化数据和所述裂缝阈值，生成所述光纤监测点对应的裂变报警数据；

分别对所述中间光纤分析数据对应的所述目标应变进行挠度转换并集合所述挠度阈值进行比较，生成所述光纤监测点对应的挠度报警数据；

将所述应变报警数据、所述裂变报警数据和所述挠度报警数据分别与所述安全预警阈值进行比较，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

本发明还提供了一种光纤状态监测预警***，包括：

光纤监测数据采集模块，用于响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据；

初始光纤监测页面生成模块，用于分别采用所述光纤监测数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面；

中间光纤监测页面得到模块，用于根据所述触发信息和所述页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面；

目标光纤监测页面得到模块，用于通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析，得到目标光纤监测页面。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行实现如上述任一项光纤状态监测预警方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项光纤状态监测预警方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。然后分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。接着基于触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。最后通过预设的结构健康评估模型基于中间光纤监测页面进行预警分析并更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。解决了现有的光纤状态在线监测预警方式仅能监测光纤的温度变化，或者监测参量仅限于应变变化，无法***的分析应力造成的其它应变作用，监测参量单一，导致监测准确度低，不能及时发送报警提醒的技术问题。通过采集待测光纤的多种光纤监测数据和预设的结构健康评估模型，实现多点实时监测预警、采集待测光纤的多个参量，对待测光纤进行全面分析生成对应的监测页面，方便工作人员查看，且监测准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种光纤状态监测预警方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种光纤状态监测预警方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例三提供的一种光纤状态监测预警***的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种光纤状态监测预警方法、***、设备和介质，用于解决现有的光纤状态在线监测预警方式仅能监测光纤的温度变化，或者监测参量仅限于应变变化，无法***的分析应力造成的其它应变作用，监测参量单一，导致监测准确度低，不能及时发送报警提醒的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种光纤状态监测预警方法的步骤流程图。

本发明提供的一种光纤状态监测预警方法，包括：

步骤101、响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。

触发信息包括对待测光纤进行光纤状态监测预警需要布置光纤监测点位置、数量和光纤数据采集装置布设要求。

通过光纤数据采集装置采集相关的风、温度、应变、挠度和频率等参数变化。光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头。光纤数据采集装置还可以包括用于对采集到的光纤监测数据进行数据处理的数据处理平台，光纤数据采集装置通过底层传输网络将数据传输至数据处理平台。数据处理平台可以对采集得到的光纤监测数据进行信号进行放大、过滤和模拟/数字转换；对采集得到的光纤监测数据进行采样、存储（编档）、预处理和采样控制；对采集得到的光纤监测数据进行数据传输和控制信号接收。数据处理平台具备高度的兼容性、可扩展性、可靠性，能支持主流监测现场设备的数据采集，还能通过简单的扩展支持其他行业的现场设备数据采集，具备数据传输的可靠性，保证采集数据的及时和准确。

数据处理平台还可以通过上层传输网络将处理好的数据传输至页面控制***和预设的结构健康评估模型，页面控制***是指基于接收的指令和光纤监测数据，加载对应的页面组件并调用对应的页面组件构建光纤监测页面的控制***。

光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和传感探头具有化学性质稳定、耐腐蚀、对雷击等电磁干扰不敏感的特性，因此，分别布设在各个光纤监测点上。而数据处理平台主要由电子元件构成，则布置于集中处理点，集中处理点可以根据监测需要进行设置，本发明实施例对此不做限制。

在本发明实施例中，响应接收到的触发信息，设置对应的光纤监测点并布设对应的光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和传感探头，并校准对应的光纤数据采集装置的温度或应变系数，给每个光纤监测点分别进行编号。光纤数据采集装置可自主选择太阳能供电或电池供电，其中，光纤数据采集模块可实现双端或单端监测，空间分辨率可达到0.1米(BOTDA)/1米(BOTDR)，最大监测距离：160km(BOTDA)/70km(BOTDR)；具备光纤单端应变测试功能，最高采样分辨率为0.05m，最大采样点数为20000；应变测试范围在～，最高应变测试精度：/>；频率扫描范围为9.9GHz～12GHz；频率扫描间隔为1、2、5、10、20(MHz)。

分别通过光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到光纤监测点对应的第一应变。分别通过分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到光纤监测点对应的分布式温度和第二应变。分别通过环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据。分别通过光纤频率采集模块基于待测光纤内传导光信号的相位差异，确定光纤监测点对应的光纤频率。分别通过传感探头从待测光纤外部获取光纤监测点对应的外部波长变化数据。最后将分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、第一应变、第二应变、第三应变和外部波长变化数据作为光纤监测点对应的光纤监测点数据，并将全部光纤监测点数据作为待测光纤对应的光纤监测数据。

步骤102、分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。

数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件。

在本发明实施例中，按照光纤监测数据的类型对全部光纤监测点对应的光纤监测点数据进行分类，采用全部第一应变、第二应变和第三应变加载应变组件；采用全部分布式温度加载分布式温度组件；采用全部环境动态变化数据加载环境动态变化组件；采用全部光纤频率加载光纤频率组件；采用全部外部波长变化数据加载外部波长变化组件，将应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件进行渲染，生成初始光纤监测页面。

步骤103、根据触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键，初始光纤监测页面设置的触发键可以由接收的光纤监测数据进行触发、可以由接收相应的指令进行触发等，可以基于实际监测需要设置，本发明实施例对此不做限定。

在本发明实施例中，若数据统计触发键被触发，则分别调用应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件结合触发信息进行数据统计，得到待测光纤对应的光纤监测统计数据，采用光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面。若应力分析触发键被触发，则调用应变组件进行应变分析，得到各光纤监测点对应的目标应变，采用全部目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面。若在应力分析触发键被触发后数据转换触发键被触发，则分别调用目标应变和外部波长变化组件进行数据转换，得到光纤监测点对应的多种光纤状态数据，采用全部光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面。最后，采用光纤监测点页面、目标应变页面和光纤状态数据页面分别作为初始光纤监测页面的二级页面更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

步骤104、通过预设的结构健康评估模型基于中间光纤监测页面进行预警分析并更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

在本发明实施例中，预设的结构健康评估模型包括一维卷积层和长短期记忆网络层。中间光纤监测页面设置有预警分析触发键。若触发预警分析触发键，则通过一维卷积层分别提取各光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，得到光纤监测点对应的初始光纤分析数据，通过长短期记忆网络层提取初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到光纤监测点对应的中间光纤分析数据。根据中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据，将全部目标光纤分析数据作为待测光纤的光纤预警数据，采用光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面，将光纤预警页面作为中间光纤监测页面的二级页面更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

在本发明实施例中，通过响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。然后分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。接着基于触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。最后通过预设的结构健康评估模型基于中间光纤监测页面进行预警分析并更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。解决了现有的光纤状态在线监测预警方式仅能监测光纤的温度变化，或者监测参量仅限于应变变化，无法***的分析应力造成的其它应变作用，监测参量单一，导致监测准确度低，不能及时发送报警提醒的技术问题。通过采集待测光纤的多种光纤监测数据和预设的结构健康评估模型，实现多点实时监测预警、采集待测光纤的多个参量，对待测光纤进行全面分析生成对应的监测页面，方便工作人员查看，且监测准确度高。

请参阅图2，图2为本发明实施例二提供的一种光纤状态监测预警方法的步骤流程图。

步骤201、响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。

进一步地，光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头，步骤201可以包括以下子步骤S11-S18：

S11、响应接收到的触发信息，确定待测光纤对应的多个光纤监测点并布设对应的光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头。

在本发明实施例中，当接收到数据处理平台或其他设备发送的触发信息时，基于触发信息确定待测光纤需要布设的光纤监测点以及每个光纤监测点如何布设光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头。基于光缆长度、架空、拉力等条件，设置多个光纤监测点，例如每隔20米左右设置1个光纤监测点，重要区域测试点适当加密，且下沉采用载荷分析量测，水平采用应变分析进行量测。在每个光纤监测点布置1个沉降观测点和4个水平外破观测点(即2条水平收敛测线，分别布置在OPGW光缆即待测光纤两端)。

S12、分别通过光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到光纤监测点对应的第一应变。

在本发明实施例中，当OPGW光缆施工过程中待测光纤产生变形时，待测光纤中传输的光波长会发生增大或减小，而基于波长漂移可对应变变化点实现定位，并得到其应变和温度变化值，因此，分别通过光纤光栅数据采集模块基于波长的增大或者减小来判断传感器的拉压情况，即计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到每个光纤监测点对应的第一应变。其中波长变化关系满足：

式中：为微应变即第一应变；/>为初始波长；/>为第i次测得的波长，1060.64为预设光纤阈值。

S13、分别通过分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到光纤监测点对应的分布式温度和第二应变。

预设的温度应变公式是指布里渊频移的功率变化与温度和应变的关系式，关系式分别为：

式中，为第二应变，T为分布式温度。

在本发明实施例中，由于布里渊散射光的频率和功率相对入射光的频率和功率变化的大小与散射角和光纤的材料特性有关（折射率、杨氏模量、泊松比、密度），而以上特性主要受温度和应变的影响。通过测定脉冲光的后向布里渊散射光的功率就可实现分布式温度、应变测量。因此，分别通过分布式光纤数据采集模块将采集到的布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到各光纤监测点对应的分布式温度和第二应变。

S14、分别通过环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据。

在本发明实施例中，环境及动态应变监测模块包括光纤光栅传感器和光纤传感器，每个光纤监测点都分别采用光纤光栅传感器测量待测光纤的第三应变，采用光纤传感器测量待测光纤的环境动态变化数据，环境动态变化数据为温度、振动等，从而得到待测光纤对应的所有光纤监测点分别对应的第三应变和环境动态变化数据。

S15、分别通过光纤频率采集模块基于待测光纤内传导光信号的相位差异，确定光纤监测点对应的光纤频率。

在本发明实施例中，各光纤监测点分别通过光纤频率采集模块基于待测光纤内的波长变化和布里渊频移信号，测量待测光纤中传导光信号的相位差异来测试信号振动频率，从而得到各光纤监测点采集到的光纤频率。

S16、分别通过传感探头从待测光纤外部获取光纤监测点对应的外部波长变化数据。

在本发明实施例中，每个光纤监测点可以设置光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头，在每个光纤监测点分别布置1个沉降观测点和4个水平外破观测点(即2条水平收敛测线，分别布置在OPGW光缆两端)。每个光纤监测点基于监测需要分别设置多个传感探头，通过传感探头分别采集待测光纤的外部对应的外部波长变化数据，当页面控制***没有接收到全部光纤监测点对应的光纤监测数据时，可以结合外部波长变化数据，确定待测光纤是否存在断面，使监测结果准确度高。

S17、将分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、第一应变、第二应变、第三应变和外部波长变化数据作为光纤监测点对应的光纤监测点数据。

在本发明实施例中，分别将每个光纤监测点设置的光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头采集到的分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、第一应变、第二应变、第三应变和外部波长变化数据作为光纤监测点对应的光纤监测点数据。

S18、将全部光纤监测点数据作为待测光纤对应的光纤监测数据。

在本发明实施例中，将全部光纤监测点采集到的分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、第一应变、第二应变、第三应变和外部波长变化数据作为待测光纤对应的光纤监测数据。

步骤202、分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。

在本发明实施例中，当接收到待测光纤对应的光纤监测数据时，按照光纤监测数据的类型对全部光纤监测点数据进行分类，采用全部第一应变、第二应变和第三应变加载应变组件；采用全部分布式温度加载分布式温度组件；采用全部环境动态变化数据加载环境动态变化组件；采用全部光纤频率加载光纤频率组件；采用全部外部波长变化数据加载外部波长变化组件，将应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件进行渲染，生成初始光纤监测页面。

步骤203、根据触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

进一步地，数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件；初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键；步骤203可以包括以下子步骤S21-S27：

S21、若触发数据统计触发键，则分别调用应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件结合触发信息进行数据统计，得到待测光纤对应的光纤监测统计数据。

在本发明实施例中，当数据统计触发键被触发时，通过获取应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件对应的数据信息，将各组件对应的数据信息的数量分别与触发信息中光纤监测点的数量进行比较，判断各组件对应的数据信息是否包含全部光纤监测点的采集到的光纤监测点数据，将判断得到的统计结果作为待测光纤对应的光纤监测统计数据。

S22、采用光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面。

在本发明实施例中，基于触发信息中光纤监测点的数量，统计各组件对应的数据信息是否包含全部光纤监测点的采集到的光纤监测点数据，将统计结果作为待测光纤对应的光纤监测统计数据，并基于光纤监测统计数据夹菜对应的页面组件并进行渲染，从而生成光纤监测点页面。

S23、若触发应力分析触发键，则调用应变组件进行应变分析，得到各光纤监测点对应的目标应变。

进一步地，步骤S23可以包括以下子步骤S231-S234：

S231、分别将各光纤监测点对应的环境数据与预设的环境变化阈值进行初步比较。

环境数据是指各模块在测量应变同时测量得到的环境变换数据，例如温度变化。预设的环境变化阈值是指基于监测需要设置的环境变化范围的临界值。预设的应变阈值是指基于监测需要设置的从多个应变中选取更合适的临界值。

在本发明实施例中，当应力分析触发键被触发时，分别将各个光纤监测点采集到的第一应变、第二应变和第三应变对应的环境数据分别与预设的环境变化阈值进行初步比较筛选。

S232、将环境数据大于环境变化阈值的应变作为中间应变。

在本发明实施例中，选取第一应变、第二应变和第三应变对应的环境数据内大于环境变化阈值的应变作为对应光纤监测点采集到的中间应变。

S233、将中间应变分别与预设的应变阈值进行应变比较。

在本发明实施例中，将每个光纤监测点选取出来的中间应变分别与预设的应变阈值进行进一步的应变比较。

S234、将中间应变内大于应变阈值的最大值作为光纤监测点对应的目标应变。

在本发明实施例中，从每个光纤监测点分别选取中间应变内大于应变阈值的最大值，并将最大值作为该光纤监测点对应的目标应变。

S24、采用全部目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面。

在本发明实施例中，基于应变组件，确定各光纤监测点对应的目标应变，接着采用全部目标应变加载对应的页面组件，并对页面组件进行渲染，从而生成目标应变页面。

S25、若触发数据转换触发键，则分别调用目标应变和外部波长变化组件进行数据转换，得到光纤监测点对应的多种光纤状态数据。

进一步地，步骤S25可以包括以下子步骤S251-S256：

S251、分别对目标应变进行积分转换，得到光纤监测点对应的转角，并对转角进行积分转换，得到光纤监测点对应的挠度。

在本发明实施例中，分别对各光纤监测点对应的目标应进行积分转换，计算得到各光纤监测点对应的转角，然后对各转角进行积分转换，从而计算得到各光纤监测点对应的挠度。

S252、计算目标应变与预设的弹性模量的乘值，得到光纤监测点对应的应力。

在本发明实施例中，分别通过按照下述应力计算公式计算各光纤监测点对应的应力，即计算目标应变与预设的弹性模量的乘值，得到光纤监测点对应的应力。应力计算公式为：

式中，σ为应力，E为材料的弹性模量，为目标应变。

S253、计算预设的截面惯性矩与预设轴距离的比值并乘以应力，得到光纤监测点对应的弯矩。

在本发明实施例中，按照下述弯矩计算公式计算各光纤监测点对应的弯矩，即采用预设的截面惯性矩与预设轴距离的比值并乘以应力，得到光纤监测点对应的弯矩。弯矩计算公式为：

式中，M为弯矩，I为截面惯性矩，y为任意点到中性轴的距离，σ为应力。

S254、对弯矩分别进行一阶求导和二阶求导，得到光纤监测点对应的剪力和载荷。

在本发明实施例中，在计算得到各光纤监测点对应的弯矩后，再分别对弯矩分别进行一阶求导和二阶求导，从而计算得到光纤监测点对应的剪力和载荷。

S255、基于外部波长变化数据，计算得到光纤监测点对应光纤外部水平方向和竖直方向的变形量。

在本发明实施例中，传感探头波长的变化值对应应变变化值，可得到弦长和对角线的应变变化，通过应变转换***基于各光纤监测点的多个传感探头采集到的外部波长变化数据，结合数学三维立体几何分析即可得到各光纤监测点对应光纤外部水平方向和竖直方向的变形量。

S256、将转角、挠度、应力、弯矩、剪力、载荷、分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率和变形量作为光纤监测点对应的光纤状态数据。

在本发明实施例中，在确定各个光纤状态监测点对应的目标应变后，分别对该目标应变进行解析，得到该光纤状态监测装置监测到的转角、挠度、应力、弯矩、剪力、载荷、分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、目标应变和变形量，从而确定各光纤监测点对应的多种光纤状态数据。

S26、采用全部光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面。

在本发明实施例中，通过分别调用目标应变和外部波长变化组件进行数据转换，得到光纤监测点对应的多种光纤状态数据后，将全部光纤状态数据加载对应的页面组件，并对页面组件进行渲染，从而待测光纤的光纤状态数据页面。

S27、采用光纤监测点页面、目标应变页面和光纤状态数据页面分别作为初始光纤监测页面的二级页面更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

在本发明实施例中，依次触发数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键生成对应的光纤监测点页面、目标应变页面和光纤状态数据页面，并将光纤监测点页面、目标应变页面和光纤状态数据页面分别作为初始光纤监测页面的二级页面，从而更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

步骤204、若触发预警分析触发键，则通过一维卷积层分别提取各光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，得到光纤监测点对应的初始光纤分析数据。

预设的结构健康评估模型包括一维卷积层和长短期记忆网络层，中间光纤监测页面设置有预警分析触发键。以波长变化为例，未发生变化时，波长信号在一点程度上保持稳定性，及一段时间序列内，其波长信号保持相对不变；当发生变化时，波长信号发生变化，结合阈值设定，利用信号的分级阈值判断并提取入侵信号，基于入侵信号傅里叶变换后的频域信息的一维卷积神经网络，自适应地提取扰动的信号频域特征。利用大量实验采集的样本数据集对网络进行训练，验证其分类识别结果。然而，机器学习在长期计算中表现出长期依赖问题，因此，基于长短期记忆网络可以解决数据的长期依赖问题。在长短期记忆网络的网络结构中引入了遗忘门、输入门和输出门，用存储单元替换简单的神经元，避免了梯度***和梯度消失的问题。

在本发明实施例中，当预警分析触发键被各光纤监测点对应的光纤状态数据触发或接收到相应的触发指令时，将光纤监测点对应的光纤状态数据传输至结构健康评估模型中，首先将光纤状态数据传输至一维卷积层分别提取各光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，输出各光纤监测点对应的初始光纤分析数据。初始光纤分析数据是指由光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征构成的数据。

步骤205、通过长短期记忆网络层提取初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到光纤监测点对应的中间光纤分析数据。

在本发明实施例中，将各光纤监测点对应的初始光纤分析数据传输至长短期记忆网络层提取初始光纤分析数据的长期依赖特征，输出各光纤监测点对应的中间光纤分析数据。中间光纤分析数据是指通过长短期记忆网络去除初始光纤分析数据的长期依赖后得到的数据。

步骤206、根据中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

进一步地，预设的报警阈值包括应变阈值、裂缝阈值、挠度阈值和安全预警阈值；步骤206可以包括以下子步骤S31-S34：

S31、分别比较中间光纤分析数据对应的目标应变和应变阈值，生成光纤监测点对应的应变报警数据。

在本发明实施例中，统计分析关键截面的应变在一段时间内响应情况，分析得到统计应变阈值，并结合设计理论值，设置应变阈值。将各光纤监测点对应的中间光纤分析数据对应的目标应分别与应变阈值进行比较，生成光纤监测点对应的应变报警数据，在目标应变超过应变阈值时，监测页面发出对应的预警信号，并将当前数据及状态记录在数据库中，页面控制***自动根据长期的记录数据，修正阈值。预警信号可以为在界面上以醒目图形、声响等形式发出预警，提示管理人员，通过实时发送短信、电子邮件等方式通知管理人员。

S32、分别比较中间光纤分析数据对应的外部波长变化数据和裂缝阈值，生成光纤监测点对应的裂变报警数据。

在本发明实施例中，基于外观检查所测得的裂缝宽度、养护规范中所规定的裂缝限值以及设计理论值，确定待测光纤的裂缝阈值。将各光纤监测点对应的中间光纤分析数据对应的外部波长变化数据结合目标应变与裂缝阈值进行比较，生成光纤监测点对应的裂变报警数据，在外部波长变化数据超过应变阈值时，监测页面发出对应的预警信号，并将当前数据及状态记录在数据库中，页面控制***自动根据长期的记录数据，修正阈值。

S33、分别对中间光纤分析数据对应的目标应变进行挠度转换并集合挠度阈值进行比较，生成光纤监测点对应的挠度报警数据。

在本发明实施例中，基于定期检查所测得的挠度和设计理论值，设置待测光纤的挠度阈值。将各光纤监测点对应的中间光纤分析数据对应的目标应变进行挠度转换，得到各光纤监测点对应的挠度并分别与挠度阈值进行比较，生成光纤监测点对应的挠度报警数据，在挠度超过应变阈值时，监测页面发出对应的预警信号，并将当前数据及状态记录在数据库中，页面控制***自动根据长期的记录数据，修正阈值。

S34、将应变报警数据、裂变报警数据和挠度报警数据分别与对应的安全预警阈值进行比较，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

基于光纤结构的损伤程度分别设置不同的安全预警等级，其中安全预警等级分为三级，当光纤结构出现轻微损伤，对结构的功能影响不大，病害发展趋势趋向稳，此时该光纤对应的风险等级为一级黄色预警；当光纤结构危险状况，结构部分功能丧失，此时该光纤对应的风险等级为二级橙色预警；当光纤结构危险状况，结构部分功能丧失，此时该光纤对应的风险等级为三级红色预警。每个安全预警等级分别设置对应的安全预警阈值，安全预警阈值是指基于应变报警数据、裂变报警数据和挠度报警数据包含的发送预警信号次数，按照每个数据类型分别设置对应的临界值。

在本发明实施例中，将各光纤监测点对应的应变报警数据、裂变报警数据和挠度报警数据包含的发送预警信号次数分别与对应的安全预警阈值进行比较，基于比较结果确定待测光纤对应的各光纤监测点所属的安全预警等级，从而生成各光纤监测点对应的目标光纤分析数据，当待测光纤的结构出现危险情况，通知管理人员及时关闭交通，禁止通行。

步骤207、将全部目标光纤分析数据作为待测光纤的光纤预警数据。

在本发明实施例中，将各个光纤监测点对应的目标光纤分析数据汇总得到待测光纤的光纤预警数据。

步骤208、采用光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面。

在本发明实施例中，得到待测光纤的光纤预警数据后，采用光纤预警数据加载对应的页面组件，并对页面组件进行渲染，从而生成光纤预警页面。

步骤209、将光纤预警页面作为中间光纤监测页面的二级页面更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

在本发明实施例中，将待测光纤对应的光纤预警页面作为中间光纤监测页面的二级页面，并基于二级页面更新中间光纤监测页面，从而得到待测光纤对应的目标光纤监测页面，其中目标光纤监测页面为可视化仿真页面，支持“账号+密码”方式登录，忘记密码时，可通过“超级管理员”获取验证码，设置新密码，还支持光纤（包括安装在光纤上的光纤数据采集装置）的3D展示，支持任意角度和倾斜度的旋转，以及放大、缩小等操作。对于检测点不同的状态，用不同的颜色表示。可视化仿真界面基于Java开发页面，支持Windows Server2008R2操作***，可实现光纤监测点状态可视化，每收到一条光纤监测数据，界面进行心跳展示一次。

在本发明实施例中，通过响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据。然后分别采用光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面，接着基于触发信息和数据页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。当设置在中间光纤监测页面的预警分析触发键被触发，则通过一维卷积层分别提取各光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，得到光纤监测点对应的初始光纤分析数据。接着通过长短期记忆网络层提取初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到光纤监测点对应的中间光纤分析数据，然后基于中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据。将全部目标光纤分析数据作为待测光纤的光纤预警数据，采用光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面，将光纤预警页面作为中间光纤监测页面的二级页面更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。通过长短期记忆网络解决数据的长期依赖问题，通过一维卷积层与长短期记忆网络层实现对进行入侵信号识别，去除数据中的干扰，将得到的中间光纤分析数据与预设的报警阈值进行比较，得到准确的光纤预警数据，及时发送预警信号。

请参阅图3，图3为本发明实施例三提供的一种光纤状态监测预警***的结构框图。

本发明实施例提供一种光纤状态监测预警***，包括：

光纤监测数据采集模块301，用于响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集待测光纤对应的多种光纤监测数据；

初始光纤监测页面生成模块302，用于分别采用光纤监测数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面。

中间光纤监测页面得到模块303，用于根据触发信息和页面组件更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

目标光纤监测页面得到模块304，用于通过预设的结构健康评估模型基于中间光纤监测页面进行预警分析，得到目标光纤监测页面。

可选地，光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头，光纤监测数据采集模块301包括：

确定光纤数据采集装置模块，用于响应接收到的触发信息，确定待测光纤对应的多个光纤监测点并布设对应的光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头。

第一应变得到模块，用于分别通过光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到光纤监测点对应的第一应变。

分布式温度和第二应变得到模块，用于分别通过分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到光纤监测点对应的分布式温度和第二应变。

第三应变和环境动态变化数据得到模块，用于分别通过环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据。

光纤频率确定模块，用于分别通过光纤频率采集模块基于待测光纤内传导光信号的相位差异，确定光纤监测点对应的光纤频率。

外部波长变化数据获取模块，用于分别通过传感探头从待测光纤外部获取光纤监测点对应的外部波长变化数据。

光纤监测点数据得到模块，用于将分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率、第一应变、第二应变、第三应变和外部波长变化数据作为光纤监测点对应的光纤监测点数据。

光纤监测数据采集子模块，用于将全部光纤监测点数据作为待测光纤对应的光纤监测数据。

可选地，数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件。初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键。中间光纤监测页面得到模块303包括：

光纤监测统计数据得到模块，用于若触发数据统计触发键，则分别调用应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件结合触发信息进行数据统计，得到待测光纤对应的光纤监测统计数据。

光纤监测点页面生成模块，用于采用光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面。

目标应变得到模块，用于若触发应力分析触发键，则调用应变组件进行应变分析，得到各光纤监测点对应的目标应变。

目标应变页面生成模块，用于采用全部目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面。

光纤状态数据得到模块，用于若触发数据转换触发键，则分别调用目标应变和外部波长变化组件进行数据转换，得到光纤监测点对应的多种光纤状态数据。

光纤状态数据页面生成模块，用于采用全部光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面。

中间光纤监测页面得到子模块，用于采用光纤监测点页面、目标应变页面和光纤状态数据页面分别作为初始光纤监测页面的二级页面更新初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

可选地，目标应变得到模块可以执行以下步骤：

分别将各光纤监测点对应的环境数据与预设的环境变化阈值进行初步比较；

将环境数据大于环境变化阈值的应变作为中间应变；

将中间应变分别与预设的应变阈值进行应变比较；

将中间应变内大于应变阈值的最大值作为光纤监测点对应的目标应变。

可选地，光纤状态数据得到模块可以执行以下步骤：

分别对目标应变进行积分转换，得到光纤监测点对应的转角，并对转角进行积分转换，得到光纤监测点对应的挠度；

计算目标应变与预设的弹性模量的乘值，得到光纤监测点对应的应力；

计算预设的截面惯性矩与预设轴距离的比值并乘以应力，得到光纤监测点对应的弯矩；

对弯矩分别进行一阶求导和二阶求导，得到光纤监测点对应的剪力和载荷；

基于外部波长变化数据，计算得到光纤监测点对应光纤外部水平方向和竖直方向的变形量；

将转角、挠度、应力、弯矩、剪力、载荷、分布式温度、环境动态变化数据、光纤频率和变形量作为光纤监测点对应的光纤状态数据。

可选地，预设的结构健康评估模型包括一维卷积层和长短期记忆网络层；中间光纤监测页面设置有预警分析触发键，目标光纤监测页面得到模块304包括：

初始光纤分析数据得到模块，用于若触发预警分析触发键，则通过一维卷积层分别提取各光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，得到光纤监测点对应的初始光纤分析数据。

中间光纤分析数据得到模块，用于通过长短期记忆网络层提取初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到光纤监测点对应的中间光纤分析数据。

目标光纤分析数据得到模块，用于根据中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

光纤预警数据得到模块，用于将全部目标光纤分析数据作为待测光纤的光纤预警数据。

光纤预警页面生成模块，用于采用光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面。

目标光纤监测页面得到子模块，用于将光纤预警页面作为中间光纤监测页面的二级页面更新中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

可选地预设的报警阈值包括应变阈值、裂缝阈值、挠度阈值和安全预警阈值，目标光纤分析数据得到模块可以执行以下步骤：

分别比较中间光纤分析数据对应的目标应变和应变阈值，生成光纤监测点对应的应变报警数据；

分别比较中间光纤分析数据对应的外部波长变化数据和裂缝阈值，生成光纤监测点对应的裂变报警数据；

分别对中间光纤分析数据对应的目标应变进行挠度转换并集合挠度阈值进行比较，生成光纤监测点对应的挠度报警数据；

将应变报警数据、裂变报警数据和挠度报警数据分别与对应的安全预警阈值进行比较，得到光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括：存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述任一实施例的光纤状态监测预警方法。

存储器可以是诸如闪存、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。例如，用于程序代码的存储空间可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘（CD）、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。这些代码当由计算处理设备运行时，导致该计算处理设备执行上面所描述的光纤状态监测预警方法中的各个步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的光纤状态监测预警方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种光纤状态监测预警方法，其特征在于，包括：

响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据；

分别采用所述光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面；

根据所述触发信息和所述数据页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面；

通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析并更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面；

所述光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头；所述响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据的步骤，包括：

响应接收到的触发信息，确定待测光纤对应的多个光纤监测点并布设对应的所述光纤光栅数据采集模块、所述分布式光纤数据采集模块、所述环境及动态应变监测模块、所述光纤频率采集模块和多个所述传感探头；

分别通过所述光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到所述光纤监测点对应的第一应变；

分别通过所述分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到所述光纤监测点对应的分布式温度和第二应变；

分别通过所述环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到所述光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据；

分别通过所述光纤频率采集模块基于所述待测光纤内传导光信号的相位差异，确定所述光纤监测点对应的光纤频率；

分别通过所述传感探头从所述待测光纤外部获取所述光纤监测点对应的外部波长变化数据；

将所述分布式温度、所述环境动态变化数据、所述光纤频率、所述第一应变、所述第二应变、所述第三应变和所述外部波长变化数据作为所述光纤监测点对应的光纤监测点数据；

将全部所述光纤监测点数据作为所述待测光纤对应的光纤监测数据；

所述数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件；所述初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键；所述根据所述触发信息和所述数据页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面的步骤，包括：

若触发所述数据统计触发键，则分别调用所述应变组件、所述分布式温度组件、所述环境动态变化组件、所述光纤频率组件和所述外部波长变化组件结合所述触发信息进行数据统计，得到所述待测光纤对应的光纤监测统计数据；

采用所述光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面；

若触发所述应力分析触发键，则调用所述应变组件进行应变分析，得到各所述光纤监测点对应的目标应变；

采用全部所述目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面；

若触发所述数据转换触发键，则分别调用所述目标应变和所述外部波长变化组件进行数据转换，得到所述光纤监测点对应的多种光纤状态数据；

采用全部所述光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面；

采用所述光纤监测点页面、所述目标应变页面和所述光纤状态数据页面分别作为所述初始光纤监测页面的二级页面更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

2.根据权利要求1所述的光纤状态监测预警方法，其特征在于，所述调用所述应变组件进行应变分析，得到各所述光纤监测点对应的目标应变的步骤，包括：

分别将各所述光纤监测点对应的环境数据与预设的环境变化阈值进行初步比较；

将所述环境数据大于所述环境变化阈值的应变作为中间应变；

将所述中间应变分别与预设的应变阈值进行应变比较；

将所述中间应变内大于所述应变阈值的最大值作为所述光纤监测点对应的目标应变。

3.根据权利要求1所述的光纤状态监测预警方法，其特征在于，所述分别调用所述目标应变和所述外部波长变化组件进行数据转换，得到所述光纤监测点对应的多种光纤状态数据的步骤，包括：

分别对所述目标应变进行积分转换，得到所述光纤监测点对应的转角，并对所述转角进行积分转换，得到所述光纤监测点对应的挠度；

计算所述目标应变与预设的弹性模量的乘值，得到所述光纤监测点对应的应力；

计算预设的截面惯性矩与预设轴距离的比值并乘以所述应力，得到所述光纤监测点对应的弯矩；

对所述弯矩分别进行一阶求导和二阶求导，得到所述光纤监测点对应的剪力和载荷；

基于所述外部波长变化数据，计算得到所述光纤监测点对应光纤外部水平方向和竖直方向的变形量；

将所述转角、所述挠度、所述应力、所述弯矩、所述剪力、所述载荷、所述分布式温度、所述环境动态变化数据、所述光纤频率和所述变形量作为所述光纤监测点对应的光纤状态数据。

4.根据权利要求1所述的光纤状态监测预警方法，其特征在于，所述预设的结构健康评估模型包括一维卷积层和长短期记忆网络层；所述中间光纤监测页面设置有预警分析触发键；所述通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析并更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面的步骤，包括：

若触发所述预警分析触发键，则通过所述一维卷积层分别提取各所述光纤监测点对应的光纤状态数据的时间序列特征，得到所述光纤监测点对应的初始光纤分析数据；

通过所述长短期记忆网络层提取所述初始光纤分析数据的长期依赖特征，得到所述光纤监测点对应的中间光纤分析数据；

根据所述中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据；

将全部目标光纤分析数据作为所述待测光纤的光纤预警数据；

采用所述光纤预警数据加载对应的页面组件并全部进行渲染，生成光纤预警页面；

将所述光纤预警页面作为所述中间光纤监测页面的二级页面更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面。

5.根据权利要求4所述的光纤状态监测预警方法，其特征在于，所述预设的报警阈值包括应变阈值、裂缝阈值、挠度阈值和安全预警阈值；所述根据所述中间光纤分析数据和预设的报警阈值，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据的步骤，包括：

分别比较所述中间光纤分析数据对应的目标应变和所述应变阈值，生成所述光纤监测点对应的应变报警数据；

分别比较所述中间光纤分析数据对应的外部波长变化数据和所述裂缝阈值，生成所述光纤监测点对应的裂变报警数据；

分别对所述中间光纤分析数据对应的所述目标应变进行挠度转换并集合所述挠度阈值进行比较，生成所述光纤监测点对应的挠度报警数据；

将所述应变报警数据、所述裂变报警数据和所述挠度报警数据分别与对应的所述安全预警阈值进行比较，得到所述光纤监测点对应的目标光纤分析数据。

6.一种光纤状态监测预警***，其特征在于，包括：

光纤监测数据采集模块，用于响应接收到的触发信息，调用待测光纤对应的多个光纤数据采集装置分别采集所述待测光纤对应的多种光纤监测数据；

初始光纤监测页面生成模块，用于分别采用所述光纤监测数据加载对应的数据页面组件并全部进行渲染，生成初始光纤监测页面；

中间光纤监测页面得到模块，用于根据所述触发信息和所述数据页面组件更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面；

目标光纤监测页面得到模块，用于通过预设的结构健康评估模型基于所述中间光纤监测页面进行预警分析并更新所述中间光纤监测页面，得到目标光纤监测页面；

所述光纤数据采集装置包括光纤光栅数据采集模块、分布式光纤数据采集模块、环境及动态应变监测模块、光纤频率采集模块和多个传感探头；所述光纤监测数据采集模块包括：

确定光纤数据采集装置模块，用于响应接收到的触发信息，确定待测光纤对应的多个光纤监测点并布设对应的所述光纤光栅数据采集模块、所述分布式光纤数据采集模块、所述环境及动态应变监测模块、所述光纤频率采集模块和多个所述传感探头；

第一应变得到模块，用于分别通过所述光纤光栅数据采集模块计算波长变化数据与预设光纤阈值的乘值，得到所述光纤监测点对应的第一应变；

分布式温度和第二应变得到模块，用于分别通过所述分布式光纤数据采集模块将布里渊频移对应的功率和布里渊频移量代入预设的温度应变公式，计算得到所述光纤监测点对应的分布式温度和第二应变；

第三应变和环境动态变化数据得到模块，用于分别通过所述环境及动态应变监测模块采用光纤光栅传感器和光纤传感器分别测量，得到所述光纤监测点对应的第三应变和环境动态变化数据；

光纤频率确定模块，用于分别通过所述光纤频率采集模块基于所述待测光纤内传导光信号的相位差异，确定所述光纤监测点对应的光纤频率；

外部波长变化数据获取模块，用于分别通过所述传感探头从所述待测光纤外部获取所述光纤监测点对应的外部波长变化数据；

光纤监测点数据得到模块，用于将所述分布式温度、所述环境动态变化数据、所述光纤频率、所述第一应变、所述第二应变、所述第三应变和所述外部波长变化数据作为所述光纤监测点对应的光纤监测点数据；

光纤监测数据采集子模块，用于将全部所述光纤监测点数据作为所述待测光纤对应的光纤监测数据；

所述数据页面组件包括应变组件、分布式温度组件、环境动态变化组件、光纤频率组件和外部波长变化组件；所述初始光纤监测页面设置有数据统计触发键、应力分析触发键和数据转换触发键；所述中间光纤监测页面得到模块包括：

光纤监测统计数据得到模块，用于若触发所述数据统计触发键，则分别调用所述应变组件、所述分布式温度组件、所述环境动态变化组件、所述光纤频率组件和所述外部波长变化组件结合所述触发信息进行数据统计，得到所述待测光纤对应的光纤监测统计数据；

光纤监测点页面生成模块，用于采用所述光纤监测统计数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤监测点页面；

目标应变得到模块，用于若触发所述应力分析触发键，则调用所述应变组件进行应变分析，得到各所述光纤监测点对应的目标应变；

目标应变页面生成模块，用于采用全部所述目标应变加载对应的页面组件并进行渲染，生成目标应变页面；

光纤状态数据得到模块，用于若触发所述数据转换触发键，则分别调用所述目标应变和所述外部波长变化组件进行数据转换，得到所述光纤监测点对应的多种光纤状态数据；

光纤状态数据页面生成模块，用于采用全部所述光纤状态数据加载对应的页面组件并进行渲染，生成光纤状态数据页面；

中间光纤监测页面得到子模块，用于采用所述光纤监测点页面、所述目标应变页面和所述光纤状态数据页面分别作为所述初始光纤监测页面的二级页面更新所述初始光纤监测页面，得到中间光纤监测页面。

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-5任一项所述的光纤状态监测预警方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-5任一项所述的光纤状态监测预警方法。