[發(fā)明專利]隧道火災(zāi)分布式光纖溫度傳感小波分析報(bào)警方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110028194.2
• 申請(qǐng)日: 2011-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN102074091A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巍;丁蓬萊;侯軍;孫可;施斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G08B17/06
• 分類號(hào): G08B17/06;G01K11/32
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

1.一種隧道火災(zāi)分布式光纖溫度傳感小波分析報(bào)警方法，其特征在于包括步驟：

1)隧道溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空矩陣獲取

用沿隧道走向設(shè)置的分布式光纖采集隧道溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；將所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組織成時(shí)空矩陣B的形式；設(shè)光纖沿線的采樣點(diǎn)總數(shù)為n，采樣總次數(shù)為m，則B為一個(gè)n行m列的二維矩陣；

2)隧道溫度場(chǎng)形態(tài)特征的提取

對(duì)時(shí)空矩陣B進(jìn)行提取操作，得到隧道溫度場(chǎng)多項(xiàng)形態(tài)分布的矩陣或向量表示；

3)隧道火災(zāi)預(yù)報(bào)警

在未發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)的溫度相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)長期數(shù)據(jù)積累和歷史波形總結(jié)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波形y＝f(x)，實(shí)際波形F(x)超過標(biāo)準(zhǔn)波形y＝f(x)的部分即奇異點(diǎn)；

當(dāng)檢測(cè)到奇異點(diǎn)的數(shù)目超過數(shù)量報(bào)警值M，或者同一時(shí)刻的相鄰測(cè)點(diǎn)的溫升梯度值超過溫升梯度報(bào)警值G，或者同一測(cè)點(diǎn)相鄰采樣時(shí)刻的溫升梯度值超過溫升梯度報(bào)警值H，便進(jìn)行預(yù)報(bào)警；

4)分析預(yù)報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行隧道火災(zāi)確認(rèn)報(bào)警

對(duì)預(yù)報(bào)警的信號(hào)進(jìn)行基于小波分析的奇異點(diǎn)檢測(cè)：首先，確定分解尺度；其次，選擇最優(yōu)小波基函數(shù)，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到信號(hào)的高頻部分和低頻部分，最終確定奇異點(diǎn)；

所述選擇最優(yōu)小波基函數(shù)是按照小波基函數(shù)的屬性、被檢信號(hào)的特征和所作分析的具體要求而定；

如果本步驟最終沒有檢測(cè)到奇異點(diǎn)，則取消報(bào)警、認(rèn)定為安全狀態(tài)；如果本步驟最終檢測(cè)出奇異點(diǎn)，則進(jìn)行緩沖，對(duì)下一個(gè)預(yù)報(bào)警的信號(hào)再次進(jìn)行基于小波分析的奇異點(diǎn)檢測(cè)，當(dāng)再次檢測(cè)到奇異點(diǎn)進(jìn)行火災(zāi)位置時(shí)間確認(rèn)及發(fā)布報(bào)警；

本步驟中，確認(rèn)奇異點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)：

①：對(duì)于一個(gè)預(yù)報(bào)警信號(hào)A，如果在分解尺度j-1上有一個(gè)較大幅度的模極大值，并且該模極大值的位置接近于在分解尺度j上具有相同符號(hào)的模極大值的位置，就可以判定這兩個(gè)極值點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于同一個(gè)突變點(diǎn)的，并說明這兩個(gè)點(diǎn)在同一條極大值線上；

若下一個(gè)預(yù)報(bào)警信號(hào)B的分解尺度j-1的極大值特征表現(xiàn)得更為明顯，則可判斷為預(yù)報(bào)警信號(hào)A處發(fā)生溫度場(chǎng)異常，即出現(xiàn)奇異點(diǎn)；

②：對(duì)于一個(gè)預(yù)報(bào)警信號(hào)A，搜索分解尺度j上的模極大值的最大值Max，如果Max超過設(shè)定的報(bào)警值，并且下一個(gè)預(yù)報(bào)警信號(hào)B對(duì)應(yīng)位置的系數(shù)也是模最大值，且持續(xù)增大，可判斷預(yù)報(bào)警信號(hào)A處發(fā)生溫度場(chǎng)異常，即出現(xiàn)奇異點(diǎn)；

③：滿足①或②任意一個(gè)可認(rèn)定為火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)，即出現(xiàn)奇異點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道火災(zāi)分布式溫度傳感小波分析報(bào)警方法，其特征是所述步驟2)中，隧道溫度場(chǎng)多項(xiàng)形態(tài)分布的矩陣或向量表示，包括隧道局部溫度場(chǎng)的形態(tài)分布、傳感光纖既定位置在整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)的溫度場(chǎng)形態(tài)分布和/或既定時(shí)刻傳感光纖沿線的溫度場(chǎng)形態(tài)分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道火災(zāi)分布式溫度傳感小波分析報(bào)警方法，其特征是所述步驟3)中，將標(biāo)準(zhǔn)波形加上一個(gè)幅值T得到報(bào)警波形S(x)＝f(x)+T；該幅值T可通過大量的異常波形與正常波形對(duì)比得到；則實(shí)際波形F(x)超過報(bào)警波形S(x)的部分即被認(rèn)為是奇異點(diǎn)。

4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述方法的隧道火災(zāi)快速探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，包括光纖傳感信號(hào)解調(diào)裝置、采集工控機(jī)、聲光報(bào)警裝置、上位機(jī)和沿隧道走向布置在隧道內(nèi)的分布式溫度傳感光纖；所述分布式溫度傳感光纖連接光纖傳感信號(hào)解調(diào)裝置的輸入端，光纖傳感信號(hào)解調(diào)裝置與采集工控機(jī)通過局域網(wǎng)相互通信，采集工控機(jī)與上位機(jī)通過通訊光纜通信，所述聲光報(bào)警裝置連接在采集工控機(jī)的輸出端，其特征是所述上位機(jī)按照權(quán)利要求1所述方法進(jìn)行工作。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道火災(zāi)快速探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，其特征是所述分布式光纖沿隧道走向布置在隧道的拱頂位置。