基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备技术方案

本申请公开了一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备，所述方法包括：获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备


[0001]本专利技术涉及激光波长测量
，具体涉及一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备。

技术介绍

[0002]分布式光纤传感技术使用与油气管道同沟敷设的通信光缆作为振动传感与信号传输元件，具有长距离、实时性、耐腐蚀、抗电磁、轻便灵巧等优点，已经在部分管道中得到了成功应用。而对于振动信号的分析判别，对破坏性振动有效报警，同时降低非破坏性振动的误报率，是提升系统运行效果的关键。
[0003]在常规运行状态下，光纤测振系统经常探测到的主要振动激励源来自于管线沿线的公路车辆振动。在通常情况下，车辆振动来自于管线沿线公路上行驶的车辆，是无威胁信号，并不需要进行预警；但对于打孔盗油等异常行为，在破坏管道的行为开始之前，一般都会存在车辆减速至刹停的动作，此类车辆振动是可以被分布式光纤测振系统识别到的，并且需要对对应区域提高报警灵敏度和预警等级，从而及时对破坏油气管道的行为进行预警。
[0004]因此，需要设计一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备，用以提高对油气管道破坏行为的检测准确度，降低非破坏性振动的误报率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析系统和方法，用以解决现有技术中，分布式光纤传感技术用于检测油气管道破坏行为时，误报率高、系统运行效果欠佳的技术问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，包括：
[0007]获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；
[0008]根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；
[0009]根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；
[0010]根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线；
[0011]根据所述空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线确定振动激励源的运动状态。
[0012]进一步的，根据所述振动激励信号得到所述光纤振动数据瀑布图，包括：
[0013]根据所述分布式光纤上探测点的位置顺序，将各个时刻采集到的振动激励信号按照空间
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时间进行拼接，得到预设时间段内的光纤振动信号矩阵；
[0014]根据所述光纤振动信号矩阵绘制光纤振动数据瀑布图。
[0015]进一步的，根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域，包括：
[0016]计算所述光纤振动数据瀑布图中每列数据的数据中值，根据所述数据中值确定瀑
布图分割阈值；
[0017]根据所述瀑布图分割阈值对所述光纤振动数据瀑布图进行二值化，得到二值化图像；
[0018]将所述二值化图像中面积超过预设分割面积阈值的部分作为所述激励信号的特征连通域。
[0019]进一步的，根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线，包括：
[0020]确定所述激励信号的特征连通域对应的所有探测点的振动激励信号时域数据，得到连通域时域数据；
[0021]提取所述连通域时域数据中幅值不为零的有效数据段；
[0022]根据所述有效数据段位于中间位置的时间点和对应的振动幅值，得到所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线；
[0023]利用滑窗算法得到所述空间
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时间序列曲线对应的空间
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速度序列曲线。
[0024]进一步的，利用滑窗算法得到所述空间
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时间序列曲线对应的空间
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速度序列曲线，包括：
[0025]对所述空间
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时间序列曲线进行样条拟合，得到修正曲线；
[0026]利用预设长度的滑窗在所述修正曲线中滑动，对滑窗内的数据做线性拟合，得到所述空间
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时间序列曲线对应的空间
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速度序列曲线。
[0027]进一步的，根据所述空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线确定振动激励源的运动状态，包括：
[0028]判断所述空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线的变化趋势是否相同，当变化趋势相同时，确定所述振动激励源为加速运动；当变化趋势相反时，确定所述振动激励源为减速运动。
[0029]进一步的，所述方法还包括：当所述振动激励源的运动状态为减速运动时，确定所述振动激励源的驻留点。
[0030]进一步的，当所述振动激励源的运动状态为减速运动时，确定所述振动激励源的驻留点，包括：
[0031]当所述振动激励源的运动状态为减速运动时，在所述光纤振动数据瀑布图中提取各个探测单元振动信号的最大值，得到最大值序列；
[0032]根据所述特征连通域确定驻留幅度阈值；
[0033]在所述最大值序列中确定最晚超过所述驻留幅度阈值的第一驻留点；
[0034]对所述最大值序列进行样条拟合，在所述样条拟合结果中进行寻峰，提取最晚超过所述驻留幅度阈值的峰值位置，记为第二驻留点；
[0035]当所述第二驻留点存在时，所述振动激励源的驻留点为所述第二驻留点；当所述第二驻留点不存在时，所述振动激励源的驻留点为所述第一驻留点。
[0036]本专利技术还提供一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析系统，包括：
[0037]信号获取模块，用于获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；
[0038]瀑布图生成模块，用于根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；
[0039]连通域确定模块，用于根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；
[0040]曲线生成模块，用于根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线；
[0041]运动状态确定模块，用于根据所述空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线确定振动激励源的运动状态。
[0042]本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述技术方案任一所述的一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法。
[0043]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：首先，获取光纤探测点的振动激励信号并绘制光纤振动数据瀑布图；其次，根据光纤振动数据瀑布图得到激励信号的特征连通域；再次，根据所述特征连通域确定分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线；最后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，其特征在于，包括；获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线；根据所述空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线确定振动激励源的运动状态。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，其特征在于，根据所述振动激励信号得到所述光纤振动数据瀑布图，包括：根据所述分布式光纤上探测点的空间位置，将各个时刻采集到的振动激励信号按照空间
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时间进行拼接，得到预设时间段内的光纤振动信号矩阵；根据所述光纤振动信号矩阵绘制光纤振动数据瀑布图。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，其特征在于，根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域，包括：计算所述光纤振动数据瀑布图中每列数据的数据中值，根据所述数据中值确定瀑布图分割阈值；根据所述瀑布图分割阈值对所述光纤振动数据瀑布图进行二值化，得到二值化图像；将所述二值化图像中面积超过预设分割面积阈值的部分作为所述激励信号的特征连通域。4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，其特征在于，根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线和空间
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速度序列曲线，包括：确定所述激励信号的特征连通域对应的所有探测点的振动激励信号时域数据，得到连通域时域数据；提取所述连通域时域数据中幅值不为零的有效数据段；根据所述有效数据段位于中间位置的时间点和对应的振动幅值，得到所述分布式光纤的空间
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时间序列曲线；利用滑窗算法得到所述空间
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时间序列曲线对应的空间
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速度序列曲线。5.根据权利要求4所述的一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，其特征在于，利用滑窗算法得到所述空间
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时间序列曲线对应的空间
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速度序列曲线，包括：对所述空间
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时间序列曲线进行样条拟合，得到修正曲线；利用预设长度的滑窗在所述修正曲线中滑动，对滑窗内的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玥，董雷，明昌朋，余灿，罗显庭，
申请(专利权)人：武汉理工光科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：