[發明專利]一種分布式光纖管線安全預警系統中的擾動事件識別方法

有效

• 申請號: 201410385097.2
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104240455A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李成志;張海巖;卞賀明;魏宇峰;姜萌;王學鋒;于文鵬;鄭春雷
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G08B21/18
• 分類號: G08B21/18;G01H9/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術領域

本發明涉及一種分布式光纖管線安全預警系統中的擾動事件識別方法，屬于光纖傳感技術領域。?

背景技術

隨著社會的發展、科技的進步，針對各種社會財產和公共設施的保護逐漸受到重視，尤其對于交通線路、能源管線、通信線路這些位置固定而地理范圍較廣的防務目標而言，其迫切的需求是安全預警系統具有超長距離預警情況下，對擾動事件模式的智能識別能力，滿足此類需求的難點在于：1.具有超長距離實時預警與擾動事件定位能力；2.具有對擾動事件模式的智能識別能力，即智能的擾動信息處理與識別；3.具有針對環境的變化和新類型擾動事件出現而進行增量學習能力。?

分布式光纖管線安全預警系統基于Sagnac干涉原理，其傳感原理如圖1所示，通過測量沿管線傳感光纜上擾動造成的兩路光信號的相位變化對擾動位置進行定位。兩束光在光纖環中相遇，由于共用同一耦合器，無光程差，若沒有擾動事件作用在傳感光纖環上，則輸出的兩束光沒有相位差，在耦合器輸出時不會發生干涉現象。若有一個擾動事件作用在傳感光纖環上某點時，兩束光的相位在該點處發生變化產生干涉現象，光電探測器接收到的兩路干涉信號能反映兩束光的相位差，即含有擾動點的位置信息。?

現有同類分布式光纖振動傳感系統，在保證對擾動事件報警、定位前提下，針對提高擾動事件類型識別的準確性，降低環境噪聲和人為活動的引起的噪聲造成的誤報事件等需求，多采用對振動信號進行時域統計特性獲得特征向量，再通過統計分析，對特征分量設置閾值的方法區分各類擾動事件。該類方法的缺點在于，針對特征分量分析比較復雜，需要多個特征值的組合才能夠區分的擾動事件無法有效區分，分類準確性無法保證；只能應用于指定的環境下，對?指定的擾動事件分類區分，無法再進行增量學習以應對環境的變化與新類型擾動事件的出現，缺乏通用性。現有的分布式光纖管線安全預警系統中的擾動事件識別方法也有采用支持向量機的分類器，采用支持向量機的分類器更加依賴訓練樣本數據的準確程度，當某個樣本誤差較大，會對整體訓練效果產生很大影響，進一步影響分類準確性。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供了一種分布式光纖管線安全預警系統中的擾動事件識別方法，在各類型擾動事件信號特性比較相近的情況下能夠準確得出擾動事件類型。?

本發明包括如下技術方案：?

一種分布式光纖管線安全預警系統中的擾動事件識別方法，包括以下步驟：?

S1，當兩路采樣信號的幅值超過設定值時，判斷存在擾動事件，然后對兩路采樣信號進行小波降噪處理；?

S2，對小波降噪處理后的一路采樣信號提取特征值，特征值包括振動片段長度、時域能量、k階原點距、k階中心距、偏度、峰度和小波分解后各層低頻小波系數能量E_j，j＝1至7；采用DB4小波基將小波降噪處理后的一路采樣信號分解為7層，小波分解后各層低頻小波系數能量E_j的計算公式如下：?

Ej=1LΣl=1L|aj(l)|2---(6)]]>

式中，a_j(l)為小波分解第j層尺度上的第l個低頻小波系數值，j＝1至7，L為信號小波分解第j層尺度上的低頻系數長度；?