宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置主要用于各类输送危险或高价值化工品管道安全监测监控等的管道监控，位于前端的数据信号缓存器（３０１）顺序与数据读取器（３０２）、谱相减去噪模块（３０３）、小波去噪模块（３０４）、ＩＣＡ信号分离模块（３０５）、特征提取模块（３０６）串联连接，特征提取模块的两个输出端分别接待识别信号特征值存储器（３０７）和ＱＤＡ识别器（３０８）的输入端，ＱＤＡ识别器的输出端分别接类别特征库（３０９）、识别结果存储器（３１０）的输入端；待识别信号存储器（３１１）的输出端顺序与音频播放器（３１２）、人工监听器（３１３）、待识别信号特征值存储器串联连接，待识别信号特征值存储器的输出端接类别特征库的输入端。
【技术实现步骤摘要】
宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置
宽域全光纤扰动传感网络系统主要用于各类输送危险或高价值化工品管道 安全监测监控等的管道监控，属于光纤传感检测
技术介绍
随着科技以及社会的发展，各个国家地区之间的竞争变得越来越激烈，与此 同时，各种危险恐怖活动也越演越烈。因此，对于一些重要设施或区域，如军事 禁区、高危禁区以及飞机场，核电站等等，需要一种符合现代社会需要的安全监 控系统来保证这些设施或区域的绝对安全。这个系统必须要高效、实时、准确、 智能。目前，用于建筑物周界安检的技术有红外，微波以及传统的铁丝电网等技 术，但它们都有各自致命的缺点，且难以对信号进行准确复杂的处理，因此对周 界安全保护、阻止非法侵入的效率非常低。据调查显示，社会上对一个高效智能 的周界安检系统的需求是极其强烈和巨大的，而全世界只有国外为数极少的公司 能生产符合社会需求的周界安检系统，因此，本专利技术具有极其广阔的应用市场。 本专利技术不但适用于重要设施和区域，还适用于输油输气管道等关键物的传输载 体。应用范围比如有飞机场，核电站，输油管道，通信光缆，交通设施，文物 保护区，军械库，重点机关和重要工业厂区等重要设施与区域。作为宽域全光纤扰动传感网络系统前端系统，全光纤反射干涉分布式传感电 路系统将裹携着各类噪声以及扰动信息的混合信号接收下来之后，存储到数据信 号缓存器中，此时能否对接收到的信号进行实时有效的处理和识别对该网络系统 就显得尤为重要，尤其是在对识别速度要求比较高的工作环境中。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置，该装置能实时准确地识别出具有危险性的事件，从而采取 相应的措施。技术方案在全光纤反射干涉分布式传感电路系统基础上，本专利技术根据环境 中各类输入信号的发生机理和特点，提出了采用小波去噪、ICA(独立分量分析) 信号分离与特征提取的方法、人工智能QDA (Quadratic Discriminant Analysis) 的信号处理方法综合利用的信号识别原理，实时准确地识别出具有危险性的事 件。该原理实现过程包含两方面的内容，其一，从数据信号缓存器中，将裹携着 各类噪声以及扰动信息的混合信号读取出来，对其进行信号预处理和分离，然后 进行特征值的提取，最后进入QDA识别模块，识别出输入信号的类型和性质； 其二，在对待识别的信号进行处理与识别的同时将其存入待识别信号存储器，待 输入信号的识别结果分析完毕以后，由主控制器决定是否对该输入信号进行人工 监听，以进一步确认输入信号的类型和性质。同时由监听人员决定是否将刚识别 完的信号特征值存储，以便以后用于类别特征库的更新。本专利技术的具体构成为位于前端的数据信号缓存器顺序与数据读取器、谱相 减去噪模块、小波去噪模块、ICA信号分离模块、特征提取模块串联连接，特征 提取模块的两个输出端分别接待识别信号特征值存储器和QDA识别器的输入 端，QDA识别器的输出端分别接类别特征库、识别结果存储器的输入端；识别 结果存储器、报警器的输出端分别接主控制器的输入端，主控制器的输出端分别 接待识别信号存储器、音频播放器的输入端；数据读取器的输出端接待识别信号 存储器的输入端；待识别信号存储器的输出端顺序与音频播放器、人工监听器、 待识别信号特征值存储器串联连接，待识别信号特征值存储器的输出端接类别特 征库的输入端。在识别结果显示为危险信号或是用户认为识别结果识别有误时，音频播放器 可由主控制器控制来实现播放待识别信号存储器中的数据，具体播放格式与方法 由主控制器决定。由待识别信号存储器、音频播放器、人工监听器、待识别信号 特征值存储器、类别特征库串联起来组成了一个半人工参与的识别特征更新装 置，实现类别特征库更新。主控制器负责管理整个系统的运作，包括光信号的发射和接收控制和定位系 统的实现，根据人工智能QDA识别模块的识别结果来进行不同的控制操作，例如当对环境输入信号的分析结果显示为安全信号，那么主控制器就不进行相应的 后续控制操作，而继续如常工作；如对环境输入信号的分析结果显示为危险信号， 那么主控制器可以选择启动报警器，同时控制待识别信号存储器，将识别数据传 至音频播放器，对环境输入信号进行音频播放。数据读取器是对缓存中数据进行读取的，在它将数据送至谱相减去噪模块的 同时，可以将输入数据存至待识别信号存储器，以便以后发现危险信号时进行音 频数据播放。谱相减去噪模块是先对输入信号先进行简单的去噪处理。小波去噪模块是对输入信号进行效果更好的去噪，采用的是固定小波基，即 Daubechies小波基(图3)。ICA信号分离模块对经过去噪的，依然是混合信号的数据通过ICA进行信号 分离，分离后进行数据归一化，便于接下来的特征提取。特征提取模块对传过来的信号进行特征提取，提取特征为LPCC (线性预测 倒谱系数)，提取后再利用ICA进行二次特征提取。待识别信号特征值存储器可以对正在进行识别的信号的特征值进行存储，由 人工监听器来控制是否进行长期存储，用于以后的类别特征值系统更新。QDA识别模块将所提取到的特征值与类别特征库中的特征值通过QDA原理 进行计算判断，进而来给出识别结果。识别结果存储器用来对QDA识别模块的识别结果进行存储。音频播放器可由控制来实现播放中的数据，具体播放格式与方法由决定。人工监听器是对音频播放器播放的信号声音进行人工监听，进而判断是否要 把刚识别完的信号特征值存储，用于以后的类别特征库更新。报警器是在识别结果存储器显示为危险信号后，由主控制器启动来实现报警 功能的。本专利技术的电原理图构成如图2所示，本专利技术中的主控制器、数据读取器、谱 相减去噪模块、小波去噪模块、ICA信号分离模块、特征提取模块、QDA识别 模块、识别结果存储器都包含在一个系统主机上。数据信号缓存器一路输出接系 统主机的输入，系统主机有两个输出接音频信号播放设备的输入， 一个输出为主 控制器的控制信号， 一个输出为数据读取器的结果。另外，系统主机还有一个输出接报警器的输入。本系统中大部分模块的硬件均有通用的市场产品可供选择。 有益效果:通过本网络系统的限定式信号处理识别装置，完全可以实现实时处理， 即处理识别时间远短于信号时间长度，同时本方法的识别结果觉有较高的准备 率。本识别方法还可以进行人工参与的自我学习和更新，可以满足随着环境和季 节变化引起的环境信号变化很大的需要。宽域全光纤扰动传感网络系统主要用于各类输送危险或高价值化工品管道 安全监测监控等的管道监控，以及重要仓库、重要航站库、机库、爆炸品库、国 境线、航空、航天基地、导弹基地、银行、博物馆、监狱等的监控；城市自来水、 煤气、天然气、供热管道安全监测监控；石油、天然气长输管道安全监测监控等 周界安全防卫的宽域全光纤扰动传感与定位系统的扰动定位信号处理技术，而本 专利技术是专门应用于该网络系统的限定式信号处理识别装置，它涉及到机械振动以 及环境声音的测量、收集、处理以及识别等多
本专利技术提出，利用固定小波基去噪，同时用ICA对接收到的混合信号进行信 号分离和特征提取，最后通过人工智能识别系统QDA识别模块实现对接收信号 的分类识别功能，可以分出危险信号和安全信号，并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置，其特征在于位于前端的数据信号缓存器（３０１）顺序与数据读取器（３０２）、谱相减去噪模块（３０３）、小波去噪模块（３０４）、ＩＣＡ信号分离模块（３０５）、特征提取模块（３０６）串联连接，特征提取模块（３０６）的两个输出端分别接待识别信号特征值存储器（３０７）和ＱＤＡ识别器（３０８）的输入端，ＱＤＡ识别器（３０８）的输出端分别接类别特征库（３０９）、识别结果存储器（３１０）的输入端；识别结果存储器（３１０）、报警器（３１４）的输出端分别接主控制器（１０１）的输入端，主控制器（１０１）的输出端分别接待识别信号存储器（３１１）、音频播放器（３１２）的输入端；数据读取器（３０２）的输出端接待识别信号存储器（３１１）的输入端；待识别信号存储器（３１１）的输出端顺序与音频播放器（３１２）、人工监听器（３１３）、待识别信号特征值存储器（３０７）串联连接，待识别信号特征值存储器（３０７）的输出端接类别特征库（３０９）的输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：万遂人，宋培培，赵兴群，孙小菡，王晓勇，田丰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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