[發明專利]寬域全光纖擾動傳感網絡系統限定式擾動信號處理識別裝置

有效

• 申請號: 200810023240.8
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101251950A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 萬遂人;宋培培;趙興群;孫小菡;王曉勇;田豐
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08B29/20
• 分類號: G08B29/20;G08B31/00;H04L12/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

寬域全光纖擾動傳感網絡系統主要用于各類輸送危險或高價值化工品管道安全監測監控等的管道監控，屬于光纖傳感檢測技術領域。

背景技術

隨著科技以及社會的發展，各個國家地區之間的競爭變得越來越激烈，與此同時，各種危險恐怖活動也越演越烈。因此，對于一些重要設施或區域，如軍事禁區、高危禁區以及飛機場，核電站等等，需要一種符合現代社會需要的安全監控系統來保證這些設施或區域的絕對安全。這個系統必須要高效、實時、準確、智能。目前，用于建筑物周界安檢的技術有紅外，微波以及傳統的鐵絲電網等技術，但它們都有各自致命的缺點，且難以對信號進行準確復雜的處理，因此對周界安全保護、阻止非法侵入的效率非常低。據調查顯示，社會上對一個高效智能的周界安檢系統的需求是極其強烈和巨大的，而全世界只有國外為數極少的公司能生產符合社會需求的周界安檢系統，因此，本發明具有極其廣闊的應用市場。本發明不但適用于重要設施和區域，還適用于輸油輸氣管道等關鍵物的傳輸載體。應用范圍比如有：飛機場，核電站，輸油管道，通信光纜，交通設施，文物保護區，軍械庫，重點機關和重要工業廠區等重要設施與區域。

作為寬域全光纖擾動傳感網絡系統前端系統，全光纖反射干涉分布式傳感電路系統將裹攜著各類噪聲以及擾動信息的混合信號接收下來之后，存儲到數據信號緩存器中，此時能否對接收到的信號進行實時有效的處理和識別對該網絡系統就顯得尤為重要，尤其是在對識別速度要求比較高的工作環境中。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種寬域全光纖擾動傳感網絡系統限定式擾動信號處理識別裝置，該裝置能實時準確地識別出具有危險性的事件，從而采取相應的措施。

技術方案：在全光纖反射干涉分布式傳感電路系統基礎上，本發明根據環境中各類輸入信號的發生機理和特點，提出了采用小波去噪、ICA(獨立分量分析)信號分離與特征提取的方法、人工智能QDA(Quadratic?Discriminant?Analysis)的信號處理方法綜合利用的信號識別原理，實時準確地識別出具有危險性的事件。該原理實現過程包含兩方面的內容，其一，從數據信號緩存器中，將裹攜著各類噪聲以及擾動信息的混合信號讀取出來，對其進行信號預處理和分離，然后進行特征值的提取，最后進入QDA識別模塊，識別出輸入信號的類型和性質；其二，在對待識別的信號進行處理與識別的同時將其存入待識別信號存儲器，待輸入信號的識別結果分析完畢以后，由主控制器決定是否對該輸入信號進行人工監聽，以進一步確認輸入信號的類型和性質。同時由監聽人員決定是否將剛識別完的信號特征值存儲，以便以后用于類別特征庫的更新。

本發明的具體構成為：位于前端的數據信號緩存器順序與數據讀取器、譜相減去噪模塊、小波去噪模塊、ICA信號分離模塊、特征提取模塊串聯連接，特征提取模塊的兩個輸出端分別接待識別信號特征值存儲器和QDA識別器的輸入端，QDA識別器的輸出端分別接類別特征庫、識別結果存儲器的輸入端；識別結果存儲器、報警器的輸出端分別接主控制器的輸入端，主控制器的輸出端分別接待識別信號存儲器、音頻播放器的輸入端；數據讀取器的輸出端接待識別信號存儲器的輸入端；待識別信號存儲器的輸出端順序與音頻播放器、人工監聽器、待識別信號特征值存儲器串聯連接，待識別信號特征值存儲器的輸出端接類別特征庫的輸入端。

在識別結果顯示為危險信號或是用戶認為識別結果識別有誤時，音頻播放器可由主控制器控制來實現播放待識別信號存儲器中的數據，具體播放格式與方法由主控制器決定。由待識別信號存儲器、音頻播放器、人工監聽器、待識別信號特征值存儲器、類別特征庫串聯起來組成了一個半人工參與的識別特征更新裝置，實現類別特征庫更新。

主控制器負責管理整個系統的運作，包括光信號的發射和接收控制和定位系統的實現，根據人工智能QDA識別模塊的識別結果來進行不同的控制操作，例如當對環境輸入信號的分析結果顯示為安全信號，那么主控制器就不進行相應的后續控制操作，而繼續如常工作；如對環境輸入信號的分析結果顯示為危險信號，那么主控制器可以選擇啟動報警器，同時控制待識別信號存儲器，將識別數據傳至音頻播放器，對環境輸入信號進行音頻播放。

數據讀取器是對緩存中數據進行讀取的，在它將數據送至譜相減去噪模塊的同時，可以將輸入數據存至待識別信號存儲器，以便以后發現危險信號時進行音頻數據播放。

譜相減去噪模塊是先對輸入信號先進行簡單的去噪處理。

小波去噪模塊是對輸入信號進行效果更好的去噪，采用的是固定小波基，即Daubechies小波基(圖3)。