本发明专利技术涉及数据处理技术领域，公开了一种基于光缆的铁路健康监测方法、装置、设备及存储介质。本方法包括：通过采集铁路轨道运行区域的初始振动信号；对振动信号进行预处理，获取目标振动信号与铁路轨道运行区域的对应关系；对目标振动信号进行解调处理，计算目标振动信号的分布状态；将目标振动信号的分布状态与样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果；根据比对结果对铁路轨道运行区域的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果确定是否要进行数据异常告警。本发明专利技术通过对铁路轨道运行区域的光振动信号进行分析，对铁路轨道的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果进行异常告警。常告警。常告警。
【技术实现步骤摘要】
基于光缆的铁路健康监测方法、装置、设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种基于光缆的铁路健康监测方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
[0002]在现有技术中，光缆中光纤设备在水下、井下等无线信号无法穿透的场景无法以及偏。偏僻山区等无线信号差的区域无法使用；无线基站信号不可控，网络故障恢复时长无法保障，同时，传感器来自多个厂家，监控平台不统一，操作不便。
[0003]因此，如何通过对铁路轨道运行区域的光振动信号进行分析，对铁路轨道的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果进行异常告警，以实现对铁路轨道的健康状况进行评估预测，成了本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的是通过对铁路轨道运行区域的光振动信号进行分析，对铁路轨道的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果进行异常告警。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于光缆的铁路健康监测方法，包括：采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成初始振动信号，其中，所述光缆设于所述铁路的轨道上；对所述振动信号进行预处理，得到目标振动信号，并获取所述目标振动信号与所述铁路轨道运行区域的对应关系，其中，所述预处理包括降噪处理和滤波处理；对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态，其中，所述分布状态包括所述目标振动信号的波动值分布状态、频率分布状态和相位分布状态；基于所述目标振动信号的分布状态和预设权重值，将所述目标振动信号与对应铁路轨道运行区域相同的所述样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果；根据所述比对结果对所述铁路轨道运行区域的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果确定是否要进行数据异常告警。
[0006]可选地，在本专利技术第一方面的第一种实现方式中，在所述采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成振动信号之前，还包括：在所述铁路轨道运行区域的光缆健康的状态下，基于预设光缆采集运行车辆运行时在所述铁路轨道上产生的轨道振动信号，并将所述轨道振动信号作为样本振动信号；建立所述样本振动信号与采集所述样本振动信号时对应的铁路轨道区域之间的映射关系，基于所述映射关系将所述样本振动信号与所述对应的铁路轨道区域进行关联。
[0007]可选地，在本专利技术第一方面的第二种实现方式中，在所述采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成振动信号之前，还包括：对所述样本振动信号进行拟合，得到所述样本振动信号在所述运行区域上传输的信号波形数据。
[0008]可选地，在本专利技术第一方面的第三种实现方式中，所述采集铁路轨道运行区域的
光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成初始振动信号，包括：采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的第一光信号，确定所述第一光信号的目标调制范围；将所述第一光信号发送至调制器，基于所述目标调制范围对所述第一光信号进行调制，得到第二光信号；将所述第二光信号输入预设卷积神经网络对所述第二光信号进行卷积计算，得到目标光信号；对所述目标光信号进行信号转换，得到目标电信号，并基于所述目标电信号，确定调制器对应预设波长的调制相位顺序；基于所述调制相位顺序，生成初始振动信号。
[0009]可选地，在本专利技术第一方面的第四种实现方式中，所述对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态包括：对所述目标振动信号进行预处理，并对预处理后的目标振动信号进行离散小波变换，得到小波系数的频谱；基于所述小波系数的频谱，计算所述小波系数的能量和mel对数功率谱；对所述mel对数功率谱进行离散小波变换，得到小波变换谱振幅，并基于所述小波变换谱振幅确定所述目标振动信号的分布状态。
[0010]可选地，在本专利技术第一方面的第五种实现方式中，所述对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态之后，还包括：对所述目标振动信号的振幅幅值进行特征提取，得到所述目标振动信号的幅值特征；基于所述幅值特征，判断所述目标振动信号对应幅值变化是否大于预设振幅变化阈值；若是，则确定所述目标振动信号对应的振动位置，并将所述振动位置对应的振动事件标记为所述光缆水浸。
[0011]可选地，在本专利技术第一方面的第六种实现方式中，所述基于所述目标振动信号的分布状态和预设权重值，将所述目标振动信号与对应铁路轨道运行区域相同的所述样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果，包括：基于所述目标振动信号的分布状态，确定所述目标振动信号中的扰动信号，并对所述扰动信号进行剔除，得到有效振动信号；对所述有效振动信号进行特征提取，得到所述有效振动信号的振动信号特征数据；基于所述振动信号特征数据和预设权重值，将所述目标振动信号与对应铁路轨道运行区域相同的所述样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种基于光缆的铁路健康监测装置，包括：调制模块，用于采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成初始振动信号，其中，所述光缆设于所述铁路的轨道上；预处理模块，用于对所述振动信号进行预处理，得到目标振动信号，并获取所述目标振动信号与所述铁路轨道运行区域的对应关系，其中，所述预处理包括降噪处理和滤波处理；解调模块，用于对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态，其中，所述分布状态包括所述目标振动信号的波动值分布状态、频率分布状态和相位分布状态；对比模块，用于基于所述目标振动信号的分布状态和预设权重值，将所述目标振动信号与对应铁路轨道运行区域相同的所述样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果；评估模块，用于根据所述比对结果对所述铁路轨道运行区域的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果确定是否要进行数据异常告警。
[0013]可选地，在本专利技术第二方面的第一种实现方式中，基于光缆的铁路健康监测装置还包括：采集模块，用于在所述铁路轨道运行区域的光缆健康的状态下，基于预设光缆采集运行车辆运行时在所述铁路轨道上产生的轨道振动信号，并将所述轨道振动信号作为样本振动信号；关联模块，用于建立所述样本振动信号与采集所述样本振动信号时对应的铁路
轨道区域之间的映射关系，基于所述映射关系将所述样本振动信号与所述对应的铁路轨道区域进行关联。
[0014]可选地，在本专利技术第二方面的第二种实现方式中，基于光缆的铁路健康监测装置还包括：拟合模块，用于对所述样本振动信号进行拟合，得到所述样本振动信号在所述运行区域上传输的信号波形数据。
[0015]可选地，在本专利技术第二方面的第三种实现方式中，所述调制模块具体用于：采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的第一光信号，确定所述第一光信号的目标调制范围；将所述第一光信号发送至调制器，基于所述目标调制范围对所述第一光信号进行调制，得到第二光信号；将所述第二光信号输入预设卷积神经网络对所述第二光信号进行卷积计算，得到目标光信号；对所述目标光信号进行信号转换，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光缆的铁路健康监测方法，其特征在于，所述基于光缆的铁路健康监测方法包括：采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成初始振动信号，其中，所述光缆设于所述铁路的轨道上；对所述振动信号进行预处理，得到目标振动信号，并获取所述目标振动信号与所述铁路轨道运行区域的对应关系，其中，所述预处理包括降噪处理和滤波处理；对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态，其中，所述分布状态包括所述目标振动信号的波动值分布状态、频率分布状态和相位分布状态；基于所述目标振动信号的分布状态和预设权重值，将所述目标振动信号与对应铁路轨道运行区域相同的所述样本振动信号的信号波形数据进行对比，得到比对结果；根据所述比对结果对所述铁路轨道运行区域的光缆进行健康状态评估，并根据评估结果确定是否要进行数据异常告警。2.根据权利要求1所述的基于光缆的铁路健康监测方法，其特征在于，在所述采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成振动信号之前，还包括：在所述铁路轨道运行区域的光缆健康的状态下，基于预设光缆采集运行车辆运行时在所述铁路轨道上产生的轨道振动信号，并将所述轨道振动信号作为样本振动信号；建立所述样本振动信号与采集所述样本振动信号时对应的铁路轨道区域之间的映射关系，基于所述映射关系将所述样本振动信号与所述对应的铁路轨道区域进行关联。3.根据权利要求1所述的基于光缆的铁路健康监测方法，其特征在于，在所述采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成振动信号之前，还包括：对所述样本振动信号进行拟合，得到所述样本振动信号在所述运行区域上传输的信号波形数据。4.根据权利要求1所述的基于光缆的铁路健康监测方法，其特征在于，所述采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的光信号，并对所述光信号进行调制，生成初始振动信号，包括：采集铁路轨道运行区域的光缆中实时返回的第一光信号，确定所述第一光信号的目标调制范围；将所述第一光信号发送至调制器，基于所述目标调制范围对所述第一光信号进行调制，得到第二光信号；将所述第二光信号输入预设卷积神经网络对所述第二光信号进行卷积计算，得到目标光信号；对所述目标光信号进行信号转换，得到目标电信号，并基于所述目标电信号，确定调制器对应预设波长的调制相位顺序；基于所述调制相位顺序，生成初始振动信号。5.根据权利要求1所述的基于光缆的铁路健康监测方法，其特征在于，所述对所述目标振动信号进行解调处理，计算所述目标振动信号的分布状态包括：对所述目标振动信号进行预处理，并对预处理后的目标振动信号进行离散小波变换，
得到小波系数的频谱；基于所述小波系数的频谱，计算所述小波系数的能量和mel对数功率谱；对所述mel对数功率谱进行离散小波变换，得到小波变换谱振幅，并基...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄颖，蔡俊，罗丁元，李德炎，刘德良，邓林波，闫佐辉，唐根，
申请(专利权)人：高勘广州技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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