基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法制造技术

本发明专利技术提供了一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，所述算法包括：从光纤振动传感器采集原始信号并进行预处理；对原始信号在时域方向上进行多层小波包分解，选取某一细节分量对信号进行重构；根据重构信号计算空间特征向量；根据空间特征向量计算自适应阈值并判断报警位置；最后进行报警类型库比对，输出相应的报警类型。基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法可以准确的识别人为挖掘和机械挖掘事件，并且可以有效的屏敝过车的影响，具有环境适应能力强、系统灵敏度高等特点。

Distributed Optical Fiber Pipeline Safety Monitoring Algorithm Based on Adaptive Threshold

The invention provides a distributed optical fiber pipeline safety monitoring algorithm based on adaptive threshold, which includes: collecting and preprocessing the original signal from the optical fiber vibration sensor; decomposing the original signal in time domain by multi-layer wavelet packet, selecting a specific component to reconstruct the signal; calculating the spatial eigenvector according to the reconstructed signal; and according to the spatial characteristics. Vector calculates the adaptive threshold and judges the alarm position. Finally, the alarm type library is compared and the corresponding alarm type is output. Distributed optical fiber pipeline safety monitoring algorithm based on adaptive threshold can accurately identify man-made excavation and mechanical excavation events, and can effectively shield the impact of passing vehicles. It has the characteristics of strong environmental adaptability and high system sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法
：本专利技术涉及分布式光纤对输油输气管道振动监测的安防领域，具体的说是一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法。
技术介绍
：在石油化工行业中，输油输气管道经常会发生管道周围施工、偷油盗油等人为破坏事件，油气一旦泄露将会给人民群众的生命财产安全带来严重的威胁，因此管道安全监测技术越来越受到重视并得到快速发展。相比传统的人工巡线和管道流体压力检测等监测手段相比，分布式光纤振动监测技术具有响应时间快、监测距离长、定位准确、工作稳定、抗电磁干扰能力强等优势，尤其是在破坏事件发生前系统能够给出预警，这在很大程度上可以避免事件的发生。目前，分布式光纤振动传感技术已经越来越多的应用于输油输气管道的安全监测上，并正逐渐发展为主流监测方式。分布式光纤管道安全监测系统的性能受到一个重要因素的影响——振动监测算法，振动监测算法是实现实时高效准确识别管道破坏事件的关键。目前大多数算法中都会采用静态阈值的方式进行振动报警的判断，这种方式需要根据实际环境不断调整静态阈值使其在实际使用中达到最优，整个调参过程复杂，算法的环境适应性差。通过尖峰点确定光纤振动位置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：读取光纤振动传感器采集的数据并进行数据预处理；步骤2：对预处理后的数据在时域方向上进行小波包分解，并重构某一细节分量；步骤3：对各个位置点的重构信号进行分帧处理，并根据帧能量求取信号的振动突变量，各个位置点的振动突变量组成空间特征向量；步骤4：计算空间特征向量的自适应阈值，通过阈值判断求得破坏事件发生的位置，并设置位置状态；步骤5：将存在破坏事件的位置的状态进行缓存，在一定的时间片段内将缓存的位置状态组与报警类型库进行比较，确定报警类型并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：读取光纤振动传感器采集的数据并进行数据预处理；步骤2：对预处理后的数据在时域方向上进行小波包分解，并重构某一细节分量；步骤3：对各个位置点的重构信号进行分帧处理，并根据帧能量求取信号的振动突变量，各个位置点的振动突变量组成空间特征向量；步骤4：计算空间特征向量的自适应阈值，通过阈值判断求得破坏事件发生的位置，并设置位置状态；步骤5：将存在破坏事件的位置的状态进行缓存，在一定的时间片段内将缓存的位置状态组与报警类型库进行比较，确定报警类型并输出。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于上述步骤1中，光纤传感器采集的数据为二维矩阵Dm×n＝(dij)m×n,(i＝1,2…,m；j＝1,2…,n)，其中，m表示时间维度，即一秒内采集的数据点数，一秒的时间内在光纤第j个位置处采集的数据可以表示为(d1j,d2j,…,dmj)T；n表示空间维度，即某一时刻采集的整条光纤的数据，某一时刻i光纤在所有位置处采集的数据表示为(di1,di2,…,din)。3.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于数据预处理是将采集到的原始数据进行纵向滑动平均滤波，用于滤除突变信号的影响，具体的实现步骤为：步骤1：选取矩形窗Wl×n并确定矩形窗的长度l及移动的步长s；步骤2：在时间维度上计算矩形窗内的信号均值计算公式为：其中，i表示窗函数位于原始数据的纵向起始位置，初值为1；步骤3：将窗函数沿原始数据的纵向方向移动s，重复步骤2，此时的i＝i+s，直到窗函数滑动到原始数据纵向方向的末端时停止计算，此时将得到预处理后的数据4.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于上述步骤2中，所述垂直小波包分解及重构是指将预处理后的信号进行三层二维小波包分解，提取第三层的垂直分量进行信号重构。5.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的分布式光纤管道安全监测算法，其特征在于上述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢陆雁，张妮娜，曹峰，纪圣华，王秀亮，张玉超，刘顺，王鹏耀，王炜，
申请(专利权)人：威海北洋光电信息技术股份公司，
类型：发明
国别省市：山东,37