基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，包括：获取光纤振动信号数据，确定振动信号数据在光纤的空间位置，建立基于时间和空间排列的二维数组，其中：二维数组的横坐标是所述空间位置轴，二维数组的纵坐标是时间轴，所述预警方法步骤进一步包括：第一步：根据二维数组建立二维序贯检测模型；第二步：通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出；与现有技术相比，本发明专利技术方法响应速度快、误警率低、漏警率低，采用序贯的方法对报警度进行累积分析，保证每次振动对报警度的贡献，实现对连续型振源的快速响应。

【技术实现步骤摘要】
基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法
本专利技术涉及一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，是降低传统的基于频度的安全预警系统的响应时间、系统误警率、漏警率等参数，提出的新的解决方案。
技术介绍
随着城市建设的迅猛发展，越来越多的建筑设施、区域需要进行安全防护，如军事设施、发电站、医院、石油管道等。光纤振动安全预警系统采用无源分布式光纤作为传感器，具有抗干扰能力强、检测距离大等优点。光纤振动安全预警系统针对光纤沿线的外界振动信号进行检测，并通过对检测信号的相关处理，自动识别振源类型，从而实现对有害行为的及时报警，具有重要的实用价值。目前，信号检测技术已经相对成熟，对传感器采集到的振动数据进行信噪比分析，提取出其中的信号部分，从而判断出信号的有无。然而，对于检测到的信号进行信号类型识别存在一定难度。目前常用的振源识别方法包括线性分类器、神经网络、方差分析、混沌分析、支持向量机等，这些方法均需要对大量样本进行学习和训练，计算量大，且存在训练收敛性等问题。对于预警系统中检测到的振动信号，一旦确定振源类型，即可进行相应预警处理，然而，大多数情况下，振源类型具有识别难度大、新发型振源类型多等特点，因此，对于这种情况，需要对振源的持续性进行分析，降低系统漏报率和误警率。针对光纤安全预警系统中误警率、漏警率等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，分析同一位置处具有有害振源的可能性(即报警度)，并建立二级预警策略模型，降低了系统误报率和漏警率，并同时实现报警类型自动分级，增强系统实用价值。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，包括：获取光纤振动信号数据，确定振动信号数据在光纤的空间位置，建立基于时间和空间排列的二维数组，其中：二维数组的横坐标是所述空间位置轴，二维数组的纵坐标是时间轴，所述预警方法步骤进一步包括：第一步：根据二维数组建立二维序贯检测模型；第二步：通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出；所述二维序贯检测模型是公式：公式中：L(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度；ΔL(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度增量；t表示时间，在时间轴上，单位是秒；k表示振动信号在空间位置轴的位置点；kn为空间位置轴方向的第n个点的保护区间长度；xt,j表示t时间、第j＝k-kn个位置处的震动信号幅度系数；S(xt,j)表示震动信号幅度系数为xt,j下的报警度系数；α为序贯报警度上升因子，α>0；γ为序贯报警度下降因子，γ<0；εk为第k个位置的振动信号连续性因子；所述通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出是：将报警级别设为两级，分别为第一级预警和第二级报警，分别设置预警门限阈值和报警门限阈值；使用所述二维序贯检测模型对所述二维数组进行计算，获取振动信号数据在光纤的空间位置的序贯报警度，(所有经过预处理和报警度映射后的振动信号进行序贯报警度计算；)将序贯报警度与预警门限阈值和报警门限阈值进行比较：当序贯报警度高于预警门限阈值时，确定为预警报警发出预警报警信号，并记录预警时间和位置信息；当序贯报警度高于报警门限阈值时，确定为高级报警发出高级报警信号，并记录报警时间和位置信息；当序贯报警度在预警门限阈值和报警门限阈值之间持续超过一个设定的持续时间阈值时，确定为低级报警发出低级报警信号，并记录报警时间和位置信息。方案进一步是：所述确定振动信号数据在光纤的空间位置是：将获取的光纤振动信号数据通过频谱分析划分出振动信号在光纤的区段位置，所述的区段位置即是光纤的空间位置。方案进一步是：所述方法步骤还包括：当在相同位置处的序贯报警度从高于预警门限阈值降低至低于预警门限阈值时，解除预警报警信号，并记录解除时间和位置信息。方案进一步是：所述振动信号连续性因子的获取公式是：其中：tn为序贯报警度下降保护时间长度。方案进一步是：所述方法步骤还包括：建立报警级别确认模型，对报警级别进行自动标注，所述报警级别确认模型可表示为公式：nk＝f(t2,k-t1,k)其中：nk表示第k个位置点的报警级别；t1,k表示第k个位置点预警时间；t2,k表示第k个位置点报警时间。方案进一步是：所述报警度系数取值范围是0-1，序贯报警度上升因子等于1，序贯报警度下降因子等于-0.2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.响应速度快，采用序贯的方法对报警度进行累积分析，保证每次振动对报警度的贡献，实现对连续型振源的快速响应；2.误警率低，采用二级预警策略模型，结合振动数据到报警度映射函数模型，避免了干扰信号对报警策略的影响，降低了系统误警率；3.漏警率低，建立基于序贯报警度的算法，对于断续信号具有一定记忆功能，实现较低的低漏警率。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。附图说明图1本专利技术经过预处理的现场振动信号数据示意图；图2本专利技术二维序贯报警度算法原理图；图3序贯报警度计算结果曲线示意图；图4本专利技术两级预警策略原理示意图。具体实施方式一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，包括：获取光纤振动信号数据，对所获取振动信号数据进行预处理，确定振动信号数据在光纤的空间位置，如图1所示，建立基于时间和空间排列的二维数组，其中：二维数组的横坐标是所述空间位置轴，二维数组的纵坐标是时间轴，所述预警方法步骤进一步包括：第一步：根据二维数组建立二维序贯检测模型；第二步：通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出；所述二维序贯检测模型是公式：公式中：L(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度；ΔL(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度增量；t表示时间，在时间轴上，单位是秒；k表示振动信号在空间位置轴的位置点；kn为空间位置轴方向的第n个点的保护区间长度；xt,j表示t时间、第j＝k-kn个位置处的震动信号幅度系数；xt,j≥0S(xt,j)表示震动信号幅度系数为xt,j下的报警度系数；α为序贯报警度上升因子，α>0；γ为序贯报警度下降因子，γ<0；εk为第k个位置的振动信号连续性因子；图2示出了二维序贯报警度算法原理，是对图1的具体化，横向代表了光纤的区段位置，图3则是对应的序贯报警度计算结果曲线。所述通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出是：如图4所示，将报警级别设为两级，分别为第一级预警和第二级报警，分别设置预警门限阈值、如图4中的低门限，和报警门限阈值、如图4中的高门限；使用所述二维序贯检测模型对所述二维数组进行计算，获取振动信号数据在光纤的空间位置的序贯报警度，(所有经过预处理和报警度映射后的振动信号进行序贯报警度计算；)将序贯报警度与预警门限阈值和报警门限阈值进行比较：当序贯报警度高于预警门限阈值时，确定为预警报警发出预警报警信号，并记录预警时间和位置信息；当序贯报警度高于报警门限阈值时，确定为高级报警发出高级报警信号，并记录报警时间和位置信息；当序贯报警度在预警门限阈值和报警门限阈值之间持续超过一个设定的持续时间阈值时，确定为低级报警发出低级报警信号，并记录报警时间和位置信息；时间阈值可以根据实际需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，包括：获取光纤振动信号数据，确定振动信号数据在光纤的空间位置，建立基于时间和空间排列的二维数组，其中：二维数组的横坐标是所述空间位置轴，二维数组的纵坐标是时间轴，其特征在于，所述预警方法步骤进一步包括：第一步：根据二维数组建立二维序贯检测模型；第二步：通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出；所述二维序贯检测模型是公式：

【技术特征摘要】
1.一种基于序贯检测的光纤振动安全预警系统振源预警方法，包括：获取光纤振动信号数据，确定振动信号数据在光纤的空间位置，建立基于时间和空间排列的二维数组，其中：二维数组的横坐标是所述空间位置轴，二维数组的纵坐标是时间轴，其特征在于，所述预警方法步骤进一步包括：第一步：根据二维数组建立二维序贯检测模型；第二步：通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出；所述二维序贯检测模型是公式：公式中：L(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度；ΔL(t,k)表示t时间第k个位置处的序贯报警度增量；t表示时间，在时间轴上，单位是秒；k表示振动信号在空间位置轴的位置点；kn为空间位置轴方向的第n个点的保护区间长度；xt,j表示t时间、第j＝k-kn个位置处的震动信号幅度系数；S(xt,j)表示震动信号幅度系数为xt,j下的报警度系数；α为序贯报警度上升因子，α>0；γ为序贯报警度下降因子，γ<0；εk为第k个位置的振动信号连续性因子；所述通过建立的二维序贯检测模型确定报警级别，执行报警输出是：将报警级别设为两级，分别为第一级预警和第二级报警，分别设置预警门限阈值和报警门限阈值；使用所述二维序贯检测模型对所述二维数组进行计算，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国相，苟武侯，周莹，
申请(专利权)人：北京航天易联科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11