海底电缆状态监测数据压缩方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种海底电缆状态监测数据压缩方法、装置及电子设备。其中，该方法包括：获取一段时空的扰动光纤信号对应的二维矩阵图像；筛除属于噪声片段的二维矩阵图像，并保留包含振动信息的非噪声帧图像；对非噪声帧图像进行去噪处理；将经过去噪处理后的非噪声帧图像转换为二值图像；依次对二值图像进行开运算处理和闭运算处理，并获取处理后的二值图像；对处理后的二值图像进行连通域标记；提取每个标记后的连通域对应的原始数据片段。本申请实施例的海底电缆状态监测数据压缩方法、装置及电子设备，能够减少分布式声传感系统内存的占用、信号处理系统的负荷，以及提高后续数据处理的效率。据处理的效率。据处理的效率。

Data compression method, device and electronic equipment for submarine cable condition monitoring

【技术实现步骤摘要】
海底电缆状态监测数据压缩方法、装置及电子设备


[0001]本申请涉及海底监测
，尤其涉及一种海底电缆状态监测数据压缩方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]随着跨海、跨河电力和通信方面的需求不断扩增，以及海底电缆本身所具备的质量好、可靠性高、使用寿命长、维护工作量小等优点，海底电缆传输的应用越来越广泛。由于布设在极其复杂特殊的环境中，其机械和电气性能经常受到威胁。其中，造成海底电缆故障的原因主要有：由于海水冲刷或腐蚀可能引起的海缆的点蚀、破裂或穿孔；渔业捕捞、航运和海洋施工作业等对海缆造成的破坏；海地地震、潮汐、洋流等环境因素对海缆构成的威胁。因此实时监测海底电缆的磨损、绝缘劣化、漏电、接地故障、断电等状态信息，及时发现故障隐患并进行故障诊断，对于保障海底电缆健康状态具有重要的意义。
[0003]分布式声传感系统是一种利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质的传感系统，不仅具有普通光纤传感技术的优点——如体积小、抗电磁干扰、耐高温腐蚀等，而且可以实时探测光纤沿线长距离、分布式、实时性、高灵敏性的动态应变。因此常应用于许多安全、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底电缆状态监测数据压缩方法，其特征在于，包括：获取一段时空的扰动光纤信号对应的二维矩阵图像；筛除属于噪声片段的二维矩阵图像，并保留包含振动信息的非噪声帧图像；对所述非噪声帧图像进行去噪处理；将经过去噪处理后的非噪声帧图像转换为二值图像；依次对所述二值图像进行开运算处理和闭运算处理，并获取处理后的二值图像；对所述处理后的二值图像进行连通域标记；提取每个标记后的连通域对应的原始数据片段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，筛除属于噪声片段的二维矩阵图像，并保留包含振动信息的非噪声帧图像，包括：基于公式一计算出所述二维矩阵图像的短时平均能量，公式一：其中，E(X)为短时平均能量，M为时间，N为同一时刻海底电缆不同位置的分布式光纤传感器的N个采样数据；基于公式二获取所述二维矩阵图像的背景噪声能量，公式二：E
noise
＝u
noise
E
noise
+(1
‑
u
noise
)E，其中，E
noise
为背景噪声能量，E为上一噪声帧的总能量，u
noise
为调节因子；根据所述短时平均能量和所述背景噪声能量筛除属于噪声片段的二维矩阵图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述非噪声帧图像进行去噪处理，包括：基于公式三对所述非噪声帧图像进行去噪处理，公式三：其中，W为加权系数，自适应滤波器工作窗口为S
×
S，权值矩阵大小与工作窗口相同，X
M
×
N
为非噪声帧图像，Y(m,n)为自适应滤波输出值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：对所述自适应滤波输出值的加权系数W进行迭代更新。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述自适应滤波输出值的加权系数W进行迭代更新，包括：基于公式四计算自适应滤波器的估计误差，公式四：E
j
(m,n)＝D(m,n)
‑
Y(m,n)，其中，E
j
(m,n)为估计误差，D(m,n)为期望响应，Y(m,n)为自适应滤波输出值；根据所述估计误差，基于公式五迭代更新所述加权系数W，公式五：根据所述估计误差，基于公式五迭代更新所述加权系数W，公式五：其中，l,k＝0,1,
…
,S
‑
1，u为收敛因子，a为预设参数，0<a<1。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将经过去噪处理后的非噪声帧图像转换为二值图像，包括：计算出所述去噪处理后的非噪声帧图像的阈值；根据所述阈值将所述去噪处理后的非噪声帧图像转换为二值图像。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算出所述去噪处理后的非噪声帧图像的阈值，包括：获取所述去噪处理后的非噪声帧图像的直方图和整体灰度平均值U，其中，所述直方图表示图像中各个灰度级的像素点个数的分布；
根据所述直方图确定每个灰度级所占的概率P
i
＝h
i
/h，其中，h
i
为该灰度级i所占的像素个数，h为图像中的总像素个数，P
i
为概率值；设定灰度阈值K，并根据所述阈值K将所述去噪处理后的非噪声帧图像分为A和B两个区域；分别计算出A区域和B区域对应的灰度概率P(A)和P(B)，其中，P(A)＝h
A
/h，P(B)＝h
B
/h，h
A
为灰度级在小于等于灰度阈值K的A区域所占的像素个数，h
B
为灰度级在大于灰度阈值K的B区域所占的像素个数，h为图像中的总像素个数；根据公式六计算出所述去噪处理后的非噪声帧图像的最佳阈值，公式六：根据公式六计算出所述去噪处理后的非噪声帧图像的最佳阈值，公式六：其中，为最佳阈值，P(A)为A区域的像素点数占总像素点数的概率值，P(B)为B区域的像素点数占总像素点数的概率值，u
A
为A区域的平均灰度值，u
B
为B区域的平均灰度值。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述处理后的二值图像进行连通域标记，包括：逐行扫描所述处理后的二值图像，并对每一行中连通的区域利用标签号(1,2,3
…
n)进行标记；当访问到当前像素点为白色时，如果所述当前像素点的邻域像素点的灰度值均为黑色，则为所述当前像素点标记新的标签号；如果所述当前像素点的邻域像素点中有白色像素点，则将该白色像素点标记为最小标签号，所述最小标签号为邻域中的白色像素点的最小标签号；记录所述邻域像素点中每个标签之间的相等关系，并建立等价表；对所述处理后的二值图像进行第二次扫描，将等价的标签转换为等价表中的最小标签，使得标签等价的像素点映射为从1开始的连通域。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在提取每个标记后的连通域对应的原始数据片段之后，将所述原始数据片段转换为日志格式并存储。10.一种海底电缆状态监测数据压缩装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取一段时空的扰动光纤信号对应的二维矩阵图像；筛除模块，用于筛除属于噪声片段的二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：任彦忠，彭飞，马驰，刘源，董军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：