【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及分布式光纖傳感信號識別，尤其涉及一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法和識別系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、石油、天然氣等油氣能源在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用，在眾多的油氣運輸方式中，管道運輸則是油氣運輸?shù)闹匾\輸方式之一。由于管道跨越多個復雜的區(qū)域和地形，路線長，一旦發(fā)生偷盜現(xiàn)象，則首先會產(chǎn)生難以估量的經(jīng)濟損失，同時，如果偷盜的時候引起油氣管道破裂等事故，其社會危害也不容忽視，因此，如何有效的監(jiān)測石油管道附近的偷盜和挖掘現(xiàn)象，具有重大的現(xiàn)實意義。分布式光纖振動傳感則能很好的解決這些問題，它靈敏度高，全程無源，可連續(xù)探測到光纜上的振動或聲音等動態(tài)變化信息。
2、雖然分布式光纖振動傳感系統(tǒng)則能有效地對石油管道進行監(jiān)測和異常事件定位，但是現(xiàn)場的環(huán)境十分復雜，具有多種類型的干擾事件，傳感系統(tǒng)很容易發(fā)生誤報或者漏報，這嚴重制約了傳感系統(tǒng)的應用。
3、因此，亟需一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法和識別系統(tǒng)，能夠有效提取和分辨擾動信號特征，進而提高分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的識別精度，減少誤報率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法和識別系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的分布式光纖振動傳感系統(tǒng)識別精度不高，容易產(chǎn)生誤報的技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本專利技術(shù)提供一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其步驟包括：
3、s1、通過φ-otdr信號檢測系統(tǒng)實時采集油氣管道附近的振動信號；
4、s2、對所述振動信號進行短時分辨特征
5、s3、將提取的長時分辨特征輸入到訓練好的多個網(wǎng)絡識別分類器并分別輸出分類結(jié)果，若每個網(wǎng)絡識別分類器輸出的分類結(jié)果均為異常事件，最終判斷當前振動信號為人為破壞事件，否則判斷為干擾事件。
6、作為上述方案進一步的改進，在步驟s2中，在進行短時分辨特征檢測時，首先提取振動信號的短時主沖擊強度分辨特征a1，若短時主沖擊強度分辨特征a1小于經(jīng)驗閾值thr，則判斷當前振動信號為環(huán)境噪聲信號；
7、若短時主沖擊強度分辨特征a1大于經(jīng)驗閾值thr，則初步判斷當前振動信號為異常事件信號。
8、作為上述方案進一步的改進，短時主沖擊強度分辨特征a1的提取方法步驟包括：
9、將振動信號wi的幅值區(qū)間平均分成連續(xù)的n個子區(qū)間，每一個子區(qū)間記為sl；
10、然后統(tǒng)計振動信號wi在各個子區(qū)間sl內(nèi)的采樣點個數(shù)ml，并得到相應的直方圖，將直方圖歸一化后記為p，p＝{pl(l＝1,2...n)}，其中m為總的采樣點個數(shù)；
11、在區(qū)間sl中，若pl(l∈[1,n])在l＝q處取得最大值，則短時主沖擊強度分辨特征a1如下式所示：
12、
13、作為上述方案進一步的優(yōu)化，子區(qū)間sl的幅值區(qū)間表示如下：
14、sl＝[(l-1)*averlength+min(wi),l*averlenth+min(wi)](1≤l≤n)
15、其中averlength為每一個子區(qū)間的寬度，wi的幅值區(qū)間為[min(wi),max(wi)]，min(wi)表示最小幅值，max(wi)表示最大幅值。
16、作為上述方案進一步的改進，在步驟s2中，判斷振動信號為異常事件信號的步驟包括：
17、根據(jù)短時主沖擊強度分辨特征a1判斷當前信號是否有瞬時沖擊；
18、若有瞬時沖擊，提取當前信號的短時次沖擊強度分辨特征a2；
19、根據(jù)短時次沖擊強度分辨特征a2判斷是否為異常事件信號。
20、作為上述方案進一步的改進，在步驟s2中，所述長時分辨特征包括：
21、長時主沖擊強度分辨特征b1、長時次沖擊強度分辨特征記b2、長時幅值比例特征記為b3、長時信號頻率特征b4、長時背景強度分辨特征b5以及長時信號的嚴格沖擊個數(shù)b6；
22、每一個長時信號對應的長時分辨特征構(gòu)成特征矢量t＝[b1,b2,b3,b4,b5,b6]。
23、作為上述方案進一步的改進，在步驟s3中，所述網(wǎng)絡識別分類器包括svm分類器、bp神經(jīng)網(wǎng)絡分類器以及貝葉斯網(wǎng)絡分類器，且各個分類器的訓練過程分別單獨獨立完成。
24、作為上述方案進一步的改進，bp神經(jīng)網(wǎng)絡分類器在訓練bp神經(jīng)網(wǎng)絡時，神經(jīng)網(wǎng)絡的深度設置為4層；
25、第一個隱藏層設置有5個神經(jīng)元結(jié)點，激活函數(shù)設為tansig；
26、第二個隱藏層設置有3個神經(jīng)元結(jié)點，激活函數(shù)設為tansig；
27、輸出層設置為兩個神經(jīng)元結(jié)點，激活函數(shù)設為purelin；
28、將人為破壞事件的類別標識為1，將干擾事件類別標識為2。
29、作為上述方案進一步的改進，在將提取的長時分辨特征輸入貝葉斯網(wǎng)絡分類器前，需將提取的長時分辨特征進行離散化處理。
30、作為上述方案進一步的改進，在步驟s3前，還包括訓練各個網(wǎng)絡識別分類器，其訓練步驟包括：
31、通過φ-otdr信號檢測系統(tǒng)采集油氣管道附近的振動信號，并對所述振動信號進行預處理，
32、對預處理后的振動信息構(gòu)建長時信號樣本集；
33、將長時信號分割成多個短時信號；
34、提取所述短時信號的短時分辨特征；
35、提取構(gòu)建長時分辨特征矢量；
36、將提取的長時分辨特征矢量分別輸入到各個網(wǎng)絡識別分類器，各個網(wǎng)絡識別分類器單獨進行學習訓練，獲得各個網(wǎng)絡識別分類器各自對應的優(yōu)化參數(shù)。
37、第二方面，本專利技術(shù)還提供一種油氣管道振動監(jiān)測識別系統(tǒng)，包括
38、信號獲取模塊，用于獲得油氣管道沿線由擾動引起的光纖振動信號；
39、短時分辨特征檢測模塊，用于檢測所述光纖振動信號是否為異常事件信號；
40、長時特征提取模塊，用于提取所述光纖振動信號的長時分辨特征；
41、網(wǎng)絡識別分類器模塊，包括多個網(wǎng)絡識別分類器，用于根據(jù)所述長時分辨特征識別分類出異常事件信號；
42、判斷模塊，根據(jù)各個網(wǎng)絡識別分類器的分類輸出結(jié)果綜合判斷出人為破壞事件信號和干擾信號。
43、由于本專利技術(shù)采用了以上技術(shù)方案，使本申請具備的有益效果在于：
44、本專利技術(shù)提供的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，步驟包括，首先通過φ-otdr信號檢測系統(tǒng)實時采集油氣管道附近的振動信號；再對所述振動信號進行短時分辨特征檢測，若檢測到發(fā)生異常事件，提取所述振動信號的長時分辨特征；然后將提取的長時分辨特征輸入到訓練好的多個網(wǎng)絡識別分類器并分別輸出分類結(jié)果，若每個網(wǎng)絡識別分類器輸出的分類結(jié)果均為異常事件，最終判斷當前振動信號為人為破壞事件，否則判斷為干擾事件；本專利技術(shù)通過將短時信號與長時信號相結(jié)合，提取振動信號在時域以及變換域上的短時分辨特征和長時分辨特征，先通過短時分辨特征初步檢測出異常事件，然后再將提取該信號本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，其步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟S2中，在進行短時分辨特征檢測時，首先提取振動信號的短時主沖擊強度分辨特征A1，若短時主沖擊強度分辨特征A1小于經(jīng)驗閾值thr，則判斷當前振動信號為環(huán)境噪聲信號；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，短時主沖擊強度分辨特征A1的提取方法步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，子區(qū)間sl的幅值區(qū)間表示如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟S2中，判斷振動信號為異常事件信號的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟S2中，所述長時分辨特征包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟S3中，所述網(wǎng)絡識別分類器包括SVM分類器、BP神經(jīng)網(wǎng)絡分類器以及貝葉斯網(wǎng)絡分類器，且各個分類
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡分類器在訓練BP神經(jīng)網(wǎng)絡時，神經(jīng)網(wǎng)絡的深度設置為4層；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在將提取的長時分辨特征輸入貝葉斯網(wǎng)絡分類器前，需將提取的長時分辨特征進行離散化處理。
10.一種油氣管道振動監(jiān)測識別系統(tǒng)，其特征在于，包括
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，其步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟s2中，在進行短時分辨特征檢測時，首先提取振動信號的短時主沖擊強度分辨特征a1，若短時主沖擊強度分辨特征a1小于經(jīng)驗閾值thr，則判斷當前振動信號為環(huán)境噪聲信號；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，短時主沖擊強度分辨特征a1的提取方法步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，子區(qū)間sl的幅值區(qū)間表示如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油氣管道振動監(jiān)測識別方法，其特征在于，在步驟s2中，判斷振動信號為異常事件信號的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：向智睿，李國光，向繼方，鄭磊，
申請(專利權(quán))人：湖南長城海盾光纖科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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