基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明適用于基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于光時(shí)域反射探測(cè)技 術(shù)的管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)以來(lái)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，管道施工建設(shè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但地下管道安全管 理缺乏規(guī)范性，導(dǎo)致違章占?jí)汉托略鲈O(shè)施與燃?xì)夤芫€安全間距不足形成安全隱患；油氣 管道與密閉空間、人員密集區(qū)、市政和民用管道、公路、鐵路、河流等各類(lèi)目標(biāo)交叉穿越， 安全距離不符合規(guī)范要求；同時(shí)前期建設(shè)的管網(wǎng)老化、腐蝕嚴(yán)重、存在很大安全隱患。隨 著管道安全事故的頻發(fā)和影響惡劣，基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)的管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越來(lái) 越受到廣泛關(guān)注，而目前基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)存在信號(hào)弱，噪聲非線性等問(wèn)題。專(zhuān) 利（201110214678.6)主要涉及了差分法和多小波綜合判斷進(jìn)行定位識(shí)別和檢測(cè)；專(zhuān)利 (201110214679. 0)中涉及短時(shí)傅里葉變換的方法對(duì)事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)；以上專(zhuān)利中主要提出 了光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)中的線性噪聲的影響，可以對(duì)事件進(jìn)行定位，但未涉及事件行為類(lèi) 型的判斷，而實(shí)際工程中，系統(tǒng)信號(hào)呈現(xiàn)多元化，復(fù)雜化，并存在相互交叉耦合等問(wèn)題，上述 專(zhuān)利技術(shù)并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)實(shí)際工程中的信號(hào)多元化、復(fù)雜化及交叉耦合等問(wèn)題無(wú)法解決問(wèn) 題，
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 提供一種基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0006] 采集整個(gè)探測(cè)范圍內(nèi)的探測(cè)單元的光時(shí)域反射信號(hào)；
[0007] 緩存每個(gè)探測(cè)單元預(yù)設(shè)時(shí)間的光時(shí)域反射信號(hào)；
[0008] 將緩存信號(hào)分成多段，對(duì)每段提取平均值，將每段數(shù)據(jù)減去相應(yīng)平均值后，再估算 每段數(shù)據(jù)的三階累積量值，并計(jì)算所有數(shù)據(jù)段的三階累積量的均值，得到整個(gè)緩存信號(hào)的 三階累積量估計(jì)值；
[0009] 對(duì)三階累積量進(jìn)行多譜分析，得到圖譜，以圖譜的中心為圓心，以第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為 半徑畫(huà)圓，圓內(nèi)為第一圖譜，其它部分為第二圖譜，分別對(duì)第一圖譜和第二圖譜提取能量 特征，并計(jì)算其差值；
[0010] 若第二圖譜的能量大于第一預(yù)設(shè)值，且第一圖譜和第二圖譜的能量差值小于第二 預(yù)設(shè)值，則判定是常態(tài)，不輸出事件；否則，則以圖譜的中心為圓心，以第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為半徑 畫(huà)圓，圓內(nèi)為第三圖譜，其它部分為第四圖譜；提取第三圖譜和第四圖譜的能量并計(jì)算能 量差值，并計(jì)算第三圖譜的特征，形成特征向量，基于最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則對(duì)該特征向量進(jìn)行 條件判斷，選擇特征向量滿(mǎn)足條件最多的事件行為輸出。
[0011] 本發(fā)明所述的方法中，在緩存每個(gè)探測(cè)單元預(yù)設(shè)時(shí)間的光時(shí)域反射信號(hào)時(shí)，時(shí)間 長(zhǎng)度重復(fù)若干秒。
[0012] 本發(fā)明所述的方法中，所述第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度小于所述第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度。
[0013] 本發(fā)明所述的方法中，所述第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為所述第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的一半。
[0014] 本發(fā)明所述的方法中，第三圖譜的特征包括慣性矩和熵。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包 括：
[0016] 采集模塊，用于采集整個(gè)探測(cè)范圍內(nèi)的探測(cè)單元的光時(shí)域反射信號(hào)；
[0017] 緩存模塊，用于緩存每個(gè)探測(cè)單元預(yù)設(shè)時(shí)間的光時(shí)域反射信號(hào)；
[0018] 計(jì)算模塊，用于將緩存信號(hào)分成多段，對(duì)每段提取平均值，將每段數(shù)據(jù)減去相應(yīng)平 均值后再估算每段數(shù)據(jù)的三階累積量值，并計(jì)算所有數(shù)據(jù)段的三階累積量的均值，得到整 個(gè)緩存信號(hào)的三階累積量估計(jì)值；
[0019] 分析模塊，用于對(duì)三階累積量進(jìn)行多譜分析，得到圖譜，以圖譜的中心為圓心，以 第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為半徑畫(huà)圓，圓內(nèi)為第一圖譜，其它部分為第二圖譜，分別對(duì)第一圖譜和第 二圖譜提取能量特征，并計(jì)算其差值；
[0020] 該分析模塊還用于若第二圖譜的能量大于第一預(yù)設(shè)值，且第一圖譜和第二圖譜的 能量差值小于第二預(yù)設(shè)值，則判定是常態(tài)，不輸出事件；反之，則以圖譜的中心為圓心，以第 二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為半徑畫(huà)圓，圓內(nèi)為第三圖譜，其它部分為第四圖譜；提取第三圖譜和第四圖 譜的能量并計(jì)算能量差值，并計(jì)算第三圖譜的特征，形成特征向量，基于最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則 對(duì)該特征向量進(jìn)行條件判斷，選擇特征向量滿(mǎn)足條件最多的事件行為輸出。
[0021] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述緩存模塊還用于在緩存每個(gè)探測(cè)單元預(yù)設(shè)時(shí)間的光時(shí) 域反射信號(hào)時(shí)，時(shí)間長(zhǎng)度重復(fù)若干秒。
[0022] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度小于所述第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度。
[0023] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為所述第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的一半。
[0024] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第三圖譜的特征包括慣性矩、熵和相關(guān)特征。
[0025] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明利用多譜域分析技術(shù)，綜合分析幅頻域和相頻 域及其耦合效應(yīng)，并提取多譜分析結(jié)果的特征進(jìn)行事件行為類(lèi)型的判斷，對(duì)不同行為信號(hào) 存在較好的辨識(shí)度和識(shí)別率，適合管道監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0027] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)方的流程圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)方的流程圖；
[0029] 圖3表示常態(tài)條件多譜分析的結(jié)果；
[0030]圖4表示鏟車(chē)激勵(lì)事件的多譜分析結(jié)果；
[0031] 圖5表示人激勵(lì)事件多譜分析結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例基于光時(shí)域反射探測(cè)技術(shù)管道監(jiān)測(cè)方法，如圖1