[發明專利]一種隧道異物入侵事件在線識別方法及系統

有效

• 申請號: 202011560037.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112541480B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 孫琪真;賀韜;劉懿捷;張世雄;胡蝶;田彬;閆志君;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06V20/52
• 分類號: G06V20/52;G06V10/764;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06T17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種隧道異物入侵事件在線識別方法及系統，屬于安防監測技術領域，所述方法包括：基于光纖聲波探測技術并結合三維映射成像技術得到整個隧道內的聲場分布數據；提取聲波信號的時域底噪值、頻域底噪值、時域最大幅值、頻域最大能量峰值，區分壞道信號、背景噪聲信號以及異常信號；再基于異常信號的時空特征信息以及主頻帶能量隨時間分布的特征信息，通過神經網絡模型對其特征進行學習和訓練，以識別出異常信號中的破壞性入侵事件。本發明可適用于隧道、綜合管廊等各種地下基礎設施中的異物入侵在線識別，具有無盲區、無盲時、高實時性、高識別精準性、智能性、低風險性以及低運營成本等特點。

技術領域

本發明屬于安防監測技術領域，更具體地，涉及一種隧道異物入侵事件在線識別方法及系統。

背景技術

隨著中國的城市化進程的加快，城市人口的增加給城市交通帶來的壓力日漸明顯化。然而，城市化的發展絕不可以被交通壓力所約束。因此與我們傳統的地上交通相對應的地下交通就成為緩解城市交通壓力的新渠道。毫無疑問，地鐵交通是綠色工程，具有環保、節能、占地少等優勢，并且符合中國的可持續發展戰略。近年來，隨著我國城市地鐵隧道設施建設的快速發展，給人們在城市交通出行方面帶來很大的便利。但是，地面上第三方野蠻施工屢禁不止，嚴重威脅了人們的生命財產安全。然而大部分施工單位對軌道交通線路保護區認知比較少，對軌道交通結構保護意識薄弱。于是急需一種異物入侵智能在線監測技術，對野蠻施工破壞地鐵隧道結構等事件進行提前預警。

目前針對隧道異物入侵監測技術手段主要有：人工巡檢、攝像頭視頻監測以及光纖分布式聲波傳感技術。人工巡檢技術只能實現小范圍內入侵監測，并且效率低、費時費力。而攝像頭視頻監測可實現整條隧道沿線入侵監測，但是其成本高，而且易于受天氣環境的影響，尤其是在大霧天氣難以實現對破壞性入侵事件的在線監測。光纖分布式聲波傳感技術作為智能感知的新技術，具有傳感覆蓋范圍廣、抗干擾性高、靈敏度高、對惡劣環境耐受性好等一系列突出優點，近些年受到越來越多研究者們的青睞，同時人工智能技術的快速發展也給分布式聲波傳感技術注入新的活力，使基于光纖的監測技術更加智能化。近幾年中光纖傳感結合人工智能技術在結構安全監測、管道檢測、異物入侵監測、周界安防等領域得到廣泛的應用。雖然這些方法在各自方面都存在一定的優勢，但是還是存在識別精度低、抗擾動性差、實時性差等問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種隧道異物入侵事件在線識別方法及系統，其目的在于解決現有隧道異物入侵事件在線識別方法識別精度低、抗擾動性差、實時性差等技術問題。

為實現上述目的，本發明一方面提供了一種隧道異物入侵事件在線識別方法，包括以下步驟：

S1，獲取整個隧道內的聲波信號；

S2，計算所述聲波信號的時域底噪值D_t和頻域底噪值D_f，若時域底噪值D_t大于閾值TH，則判定該信號為壞道信號或第一類異常信號，并通過分類器進行區分；否則，進入S3；

S3，計算其余信號的時域最大幅值Y_s和頻域最大能量峰值Y_f，若時域最大幅值Y_s大于時域幅度閾值T1，且頻域最大能量峰值Y_f大于頻域能量閾值T2，則判定該信號為第二類異常信號；否則，判定該信號為背景噪聲信號；其中，T1＝αD_t，T2＝βD_f，α、β為倍數因子；

S4，獲取所述第一類異常信號和第二類異常信號的時空特征信息以及主頻帶能量隨時間分布的特征信息，以識別出所述第一類異常信號和第二類異常信號中的破壞性入侵事件。

進一步地，所述步驟S2中，

計算所述聲波信號的時域底噪值D_t包括：