[發明專利]一種地下管網保護警示牌及其振動信號識別方法

有效

• 申請號: 202010798342.8
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112070999B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 董浩;周志峰;方宇;趙以恒;張大桂
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G08B7/06
• 分類號: G08B7/06;G08B25/10;H04L67/12;H04L67/06;G06K9/62;G01V1/24;G01V1/22;G01V1/18;G01R31/387
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種基于LMD和多特征選擇提取的地面運動振動信號識別方法，其特征在于：首先采集不同地面運動目標振動信號，用LMD方法處理每種振動信號以獲得PF分量，其次，從每個PF分量中提取特征，并按FDR對提取的特征進行排名，接著將排名靠前的特征作為特征向量，并將特征向量輸入到SVM分類器中進行訓練得到訓練好的SVM分類器模型，最后將實時采集到的當前地面振動信號輸入到訓練好的SVM分類器模型中，得到當前振動信號的目標類型；

具體步驟如下：

(1)利用地震檢波器采集不同種類地面運動目標的振動信號，獲得每種地面運動目標的十組以上的振動信號；

(2)通過LMD方法對采集到的每種地面運動目標的十組以上的振動信號分別逐個進行分解，從每組振動信號獲得n個PF分量PF_i(t)和一個殘余分量u(t)，其中，t表示時間變量，i＝1,2,...n，2≤n≤5；

(3)計算每種地面運動目標振動信號各PF分量的信號特征，并使用費舍爾判別準則計算出每種信號特征的FDR，將信號特征按FDR大小排名，并將排名靠前的信號特征提取出來，得到信號特征向量；

(4)構建SVM分類器，將步驟(3)得到的信號特征向量作為所述SVM分類器的輸入，輸出為地面運動目標類型，每種地面運動目標的十組以上振動信號所提取的信號特征向量及其所對應的地面運動目標類型作為訓練集樣本，根據訓練集訓練SVM分類器，得到訓練完成的SVM分類器模型；

(5)采用步驟(4)中訓練完成的SVM分類器模型進行地面運動目標識別。

2.根據權利要求1所述的一種基于LMD和多特征選擇提取的地面運動振動信號識別方法，其特征在于，步驟(2)中每個PF分量PF_i(t)為包絡a_i(t)和純調頻信號sin(t)的乘積，即PF_i(t)＝a_i(t)*sin(t)，其中，t表示時間變量，i＝1,2,...n，2≤n≤5。

3.根據權利要求1所述的一種基于LMD和多特征選擇提取的地面運動振動信號識別方法，其特征在于，步驟(3)中排名靠前是指按FDR值從大到小排名的前m名，第m名之前相鄰兩FDR值的偏差不超過50％，第m名與第m+1名的偏差大于80％。

4.一種適用于執行 如權利要求1～3任一項所述的方法的地下管網保護警示牌，其特征在于：包括地震檢波器(4)、監視立桿(3)以及位于監視立桿(3)上的聲光報警器(7)、測距模塊(1)、太陽能板(5)和控制箱(2)；

控制箱(2)中設有電路板以及與太陽能板(5)連接的鋰電池(10)，電路板中設有中心控制器(12)、GSM模塊(9)、物聯網模塊(11)、與地震檢波器(4)連接的信號調理模塊(8)以及與鋰電池(10)連接的電源電量檢測模塊(13)，中心控制器同時與信號調理模塊(8)、鋰電池(10)、電源電量檢測模塊(13)、GSM模塊(9)、物聯網模塊(11)和聲光報警器(7)連接。

5.根據權利要求4所述的一種地下管網保護警示牌，其特征在于，還包括設置在監視立桿(3)上的警示顯示屏(6)，中心控制器還與警示顯示屏(6)相連。

6.根據權利要求5所述的一種地下管網保護警示牌，其特征在于，地震檢波器(4)的輸出端與信號調理模塊(8)的輸入端連接，太陽能板(5)與鋰電池(10)的輸入端連接，鋰電池(10)的輸出端同時與中心控制器的輸入端和電源電量檢測模塊(13)的輸入端連接，信號調理模塊(8)的輸出端、電源電量檢測模塊(13)的輸出端和測距模塊均與中心控制器的輸入端連接，中心控制器的輸出端同時與聲光報警器(7)的輸入端和警示顯示屏(6)的輸入端連接。