光缆风噪声分布式在线测量方法与流程

本发明涉及电力监测技术领域，特别是涉及到输电线路光缆风噪声分布式在线测量方法。

背景技术：

风噪声是输电线路上的一个重要噪声来源，其严重时可超出环保噪声标准，在城市等人口聚居区域可产生一定的声音污染，随着输电网络的加密以及人口居住地的扩张，部分线路区段的噪声水平已经影响到人类正常的生产生活。

对输电线路可听噪声的测量方法行业标准为使用声级计，在线路档中正下方及其侧面几个不同距离上进行定点、定向的短时或长时测量，要求测点附近平坦、无障碍物遮挡或反射，并屏蔽环境电磁场、修正背景噪声的影响，之后获得的地面声压级即为噪声的一种表示。结合传声器、频谱分析仪等可获得声波频谱。对风噪声源的定位则需要多个合理布置并定向的传声器同步工作（见申请号：201610109690.3）。

该传统测量方式对环境的要求较为苛刻，在多数情况下都难以实现较为理想的条件，而且无法避免电磁、背景噪声的影响，使得测量的数据往往精度不高，点式的测量也不具备代表性，要确定噪声强点的耗费较大。如果能从噪声源出发直接进行测量，则可能避开一系列问题。

有鉴于此，有必要提供一种光缆风噪声分布式在线测量方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种利用分布式光学测量技术的风噪声监测方法，通过直接探测线上噪声发射情况，解决上述测量条件等难题。

为实现此目的，本发明所采用的技术方案是：一种光缆风噪声分布式在线测量方法，其特征在于，使用光学监测主机连接待测环境中的光纤作为传感载体，实时获取光纤各位置的风振频谱，根据标定模型计算出线上辐射声压级，并依据线路参数换算出地面风噪声声压级。

作为进一步优选的，所述光学监测主机，实现沿传感载体的分布式风致振动频谱的光学测量。

作为进一步优选的，所述传感载体为光缆，包括输电线路光纤复合地线OPGW或者光纤复合导线OPPC。

作为进一步优选的，所述标定模型，利用风洞或现场风环境进行风振频谱和声压级的同时测量，并建立二者之间的数学关系。

作为进一步优选的，所述测量方法包含如下步骤：

S1，使用光学监测主机，即分布式振动监测设备连接线路光纤，进行实时测量得到光纤沿线各点的振动频谱；

S2，由标定试验数据确定标定模型，该模型给出振动频谱到声压级的转换关系；

S3，根据标定模型对实测振动频谱计算出光缆各点垂向固定距离y上的辐射 声压级La，该标准距离y可以沿用标定试验中的声压计离光缆的距离；

S4，取得线路的走向以及其附近地面位置的全部几何参数，作为地面声压级计算的输入；

S5，根据S3所得辐射声压级以及S4线路参数由声波传播规律以及各点线性累加规律进行扩散衰减和积分计算地面待测各位置的声压级Lp。

作为进一步优选的，步骤S1的光学监测主机其有效测量频率设置为10kHz量级以恰当包含声波频段。

作为进一步优选的，步骤S2标定模型的试验确定流程，包含以下步骤：

S21，在静音风洞中或环境许可的输电线路现场设置一段直线光缆，使光缆垂直于风向，振动监测设备连接光缆中的光纤，并同时在光缆正下方距离y上设置声压计，对其搭建防风结构避免风对声压测量的干扰，距离y可以依风洞条件固定为1-3米之间；

S22，在风洞以可控的固定风速运行时，进行定点光学监测，取得振动频谱；

S23，同步使用声压计进行该距离上的辐射声压测量，并依据A计权计算人耳可听的辐射声压级La；

S24，对振动频谱按照同样的A计权网络进行加权构造出频谱加权强度U；

S25，在不同的风速v下重复S22-S24的测量，形成{U，La}关系序列，进而得出函数La（U）。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：该技术方案所实现的风噪声监测方法，由于其仅在光纤一端接入即可测量全线，由于地形遮挡或反射等传播效应导致的扭曲和现场气象影响测量设备等问题可以避开，采用光学方法进行测量则避免了电磁效应影响，直接测量噪声源时由于其强度大而可以直接忽略背景噪声造成的偏差并解除该方面带来的测量限制。沿线路的分布式测量经一定的算法可提供噪声源的定位信息。

附图说明

图1为本发明的光缆风噪声分布式在线测量方法示意图。

图2为本发明的光缆风噪声分布式在线测量方法的标定流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

本发明提供的光缆风噪声分布式在线测量方法，使用光学监测主机连接待测环境中的光纤作为传感载体，实时获取光纤各位置的风振频谱，根据标定模型计算出线上辐射声压级，并依据线路参数换算出地面风噪声声压级。

其中的光学监测主机，可实现沿传感载体的分布式风致振动频谱的光学测量。

其中的传感载体为光缆，包含而不仅限于输电线路光纤复合地线（OPGW）、光纤复合导线（OPPC）等架空光缆。

其中的标定模型，利用风洞或现场风环境进行风振频谱和声压级的同时测量，并建立二者之间的数学关系。

图1为分布式测量线路风噪声的方法总体流程，包含步骤S1到S5，各步骤详述如下：

S1，由分布式振动监测设备连接线路光纤，进行实时测量得到光纤沿线各点的振动频谱；

其测量对象选择为输电线路常见的光纤复合地线OPGW或者光纤复合导线OPPC，其有效测量频率设置为10kHz量级以恰当包含声波频段。

S2，由标定试验数据确定的标定模型，其中更详细的步骤见图2，该模型给出振动频谱到声压级的转换关系。

S3，根据标定模型对实测振动频谱计算出光缆各点垂向固定距离y上的辐射 声压级La，该标准距离y可沿用标定试验中的声压计离光缆的距离。

S4，取得线路的走向以及其附近地面位置的全部几何参数，作为地面声压级计算的输入。

S5，根据S3所给辐射声压级以及S4线路参数由声波传播规律以及各点线性累加规律进行扩散衰减和积分计算地面待测各位置的声压级Lp。

步骤S5的成立是由于：相对于线路离地面的高度，y是很小的距离，S3可近似为测量到了光缆上各点的辐射声压级，而线路型号的一致性保证了线性累加即积分的可行性。

S2标定模型的试验确定流程，包含S21-S25几个步骤：

S21，在静音风洞中设置一段直线光缆（或环境许可的输电线路现场），使光缆垂直于风向，振动监测设备连接光缆中的光纤，并同时在光缆正下方距离y上设置声压计，对其搭建防风结构避免风对声压测量的干扰，距离y可依风洞条件固定为1-3米之间。

S22，在风洞以可控的固定风速运行时，进行定点光学监测，取得振动频谱。

S23，同步使用声压计进行该距离上的辐射声压测量，并依据A计权计算人耳可听的辐射声压级La，A计权是反映人耳对各频率声压的不同响应程度的常用权重。

S24，对振动频谱按照同样的A计权网络进行加权构造出频谱加权强度U。

S25，在不同的风速v下重复S22-S24的测量，形成{U，La}关系序列，进而得出函数La（U）。

之所以可以得到一个可用于标定计算的单调函数，是由于一方面声压级被证明随着风速的增大而急速增大（经验成6次方关系），另一方面风速的增大使得振动频率成正比地提高。另外，使用步骤S24的目的首先是要形成多对一映射，其次是考虑声压级本身计算已使用了计权，考虑对称性来保障上述单调关系的成立，对振动频谱也进行同样加权。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。