[發(fā)明專利]基于光纖振動傳感的地鐵上方鉆孔設備入侵定位報警方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011506946.7 | 申請日： | 2020-12-18 |
| 公開（公告）號： | CN112781711B | 公開（公告）日： | 2023-06-20 |
| 發(fā)明（設計）人： | 蔣錦朋;李盛;甘維兵;楊燕;岳麗娜;南秋明;潘建軍;劉芳;王洪海 | 申請（專利權(quán)）人： | 武漢理工大學 |
| 主分類號： | G01H9/00 | 分類號： | G01H9/00;G08B21/18 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 許美紅 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 光纖 振動 傳感 地鐵 上方 鉆孔 設備 入侵 定位 報警 方法 | ||
本發(fā)明公開一種基于光纖振動傳感的地鐵上方鉆孔設備入侵定位報警方法，包含步驟：實時采集光纖光柵振動傳感光纜的振動數(shù)據(jù)，選取一定時長的頻譜計算時窗，對時窗內(nèi)各測區(qū)信號進行實時短時傅里葉變換，得到頻譜數(shù)據(jù)；選取一定寬度的頻譜分析窗口，對頻譜數(shù)據(jù)進行篩選，尋找旋挖鉆孔設備作業(yè)特征頻率點；選取一定寬度的頻率點限窗，對篩選的頻率點進行滑動提取，確保頻率點限窗內(nèi)僅有一個頻率點；統(tǒng)計當前計算時窗內(nèi)作業(yè)頻率點個數(shù)，若大于零，則對當前時窗進行標記；選取一定時長監(jiān)測時窗，完成監(jiān)測時窗內(nèi)的窗口標記，并統(tǒng)計標記值個數(shù)；計算監(jiān)測窗口內(nèi)標記值個數(shù)所占的比例，確定當前時刻報警狀態(tài)；根據(jù)各傳感測區(qū)報警狀態(tài)，確定旋挖鉆孔設備作業(yè)位置。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖振動傳感的地鐵上方鉆孔設備入侵定位報警方法。
背景技術(shù)
城市地鐵作為一種十分便利的交通工具近年來在國內(nèi)大中城市得到快速發(fā)展。由于地鐵修建在地下幾十米深，屬于隱蔽性工程，其上方的地面旋挖鉆孔作業(yè)往往對地鐵隧道和設備造成破壞，引發(fā)安全事故。這種具有破壞性的地鐵外部入侵事件近年來在國內(nèi)外屢有發(fā)生，是危害地鐵線路安全運營的重大隱患。因此，實現(xiàn)對地鐵旋挖鉆孔設備作業(yè)的實時有效的監(jiān)測報警和定位對保障地鐵線路的安全至關(guān)重要。
現(xiàn)階段預防地鐵上方旋挖鉆孔設備作業(yè)方法主要依賴于人員沿線巡查。但由于地鐵線路長、分布廣，人員巡查方式工作量大、及時性差，晚間巡查質(zhì)量往往難以保證。采用無人機沿線巡航拍攝定位報警的方式，易受到氣候，建筑物遮擋等影響，且基于圖像識別的定位報警實時性差。
陣列光纖光柵振動傳感器是近年來新發(fā)展的基于低反射率弱/超弱光纖光柵的振動信息感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有常規(guī)光纖的耐高溫、抗腐蝕、本質(zhì)安全等特性，而且具有大容量、高精度、傳輸?shù)哪芰Γ梢詽M足對地鐵全線路開展全時全域安全監(jiān)測的需求。在地鐵隧道洞壁內(nèi)沿線布設光纖傳感光纜，可以感知旋挖鉆孔設備地面違法作業(yè)時產(chǎn)生的振動信號，通過識別和解譯設備信號，能夠達到監(jiān)測的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖振動傳感的地鐵上方鉆孔設備入侵定位報警方法，準確實時監(jiān)測地鐵沿線旋挖鉆機入侵作業(yè)，并確定設備所處位置。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
提供一種基于光纖振動傳感的地鐵上方鉆孔設備入侵定位報警方法，包含如下步驟：
S1、實時采集沿地鐵隧道洞壁進行敷設的光纖光柵振動傳感光纜的振動數(shù)據(jù)，選取一定時長的頻譜計算時窗，對時窗內(nèi)各測區(qū)信號進行實時短時傅里葉變換，得到頻譜數(shù)據(jù)；
S2、選取一定寬度的頻譜分析窗口，對頻譜數(shù)據(jù)進行篩選，尋找旋挖鉆孔設備作業(yè)特征頻率點；
S3、選取一定寬度的頻率點限窗，對篩選的旋挖鉆孔設備作業(yè)頻率點進行滑動提取，確保頻率點限窗內(nèi)僅有一個頻率點；
S4、統(tǒng)計當前計算時窗內(nèi)旋挖鉆孔設備作業(yè)頻率點個數(shù)，若大于零，則對當前時窗進行標記；
S5、選取一定時長監(jiān)測時窗，按照上述步驟完成監(jiān)測時窗內(nèi)的窗口標記，并統(tǒng)計標記值的個數(shù)；
S6、計算監(jiān)測窗口內(nèi)標記值個數(shù)所占的比例，確定當前時刻報警狀態(tài)；
S7、根據(jù)各測區(qū)報警狀態(tài)，確定旋挖鉆孔設備作業(yè)位置。
接上述技術(shù)方案，光纖光柵振動傳感光纜的振動數(shù)據(jù)通過振動信號解調(diào)儀進行信號解調(diào)，并以固定的采樣頻率采集振動數(shù)據(jù)。
接上述技術(shù)方案，步驟S2中，利用選取的頻譜分析窗口，對頻譜數(shù)據(jù)從低頻率點至高頻率點滑動，計算窗口內(nèi)振幅的平均值，并比較平均值和窗口中心值。
接上述技術(shù)方案，計算窗口內(nèi)振幅的平均值選取一個倍數(shù)n，如果窗口中心值Ac大于n倍平均值即則輸出窗口振幅值，否則輸出為0。
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