光纖預(yù)警系統(tǒng)在天然氣管道保護(hù)中的應(yīng)用.pdf

1、根據(jù)光纖預(yù)警系統(tǒng)采集到的振源振動(dòng)信號(hào)識(shí)別出振源的類型，是光纖預(yù)警系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)天然氣管道沿線破壞事件預(yù)判的關(guān)鍵，也具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的光纖預(yù)警系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)破壞事件的預(yù)判和定位，而且定位的精度越來(lái)越高、速度越來(lái)越快。但是，目前光纖預(yù)警系統(tǒng)尚難以實(shí)現(xiàn)振源類型的準(zhǔn)確和快速。若光纖預(yù)警系統(tǒng)不能有效區(qū)分威脅性振源和非威脅性振源，會(huì)導(dǎo)致不必要的出警和搶修情況的發(fā)生，極大的浪費(fèi)人力和物力。因此，如何實(shí)現(xiàn)振源的識(shí)別，成為了光纖預(yù)警技術(shù)發(fā)展

2、過(guò)程中的一個(gè)重要課題。
　　本文使用振幅分析法、短時(shí)平均能量法、能量概率分布法、信號(hào)頻譜分析法和基頻周期法對(duì)光纖預(yù)警系統(tǒng)采集到的振源振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行屬性特征分析，然后建立相應(yīng)的最大能量模型、能量信息熵模型、基頻周期模型和信號(hào)穩(wěn)定行模型四種特征分析模型對(duì)不同振源類型進(jìn)行分類和識(shí)別。本論文主要完成了以下四個(gè)方面的工作:
　　1、從理論上提出應(yīng)用時(shí)域特征分析法和頻域特征分析法對(duì)獲取的振源振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析。
　　其中，時(shí)域特征分析

3、法包括振動(dòng)信號(hào)振幅分析法、短時(shí)平均能量法和能量概率分布法;頻域特征分析方法包括振動(dòng)信號(hào)頻譜分析法和基頻周期法。
　　2、搭建基于Sagnac干涉原理的光纖預(yù)警系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，進(jìn)行機(jī)械挖掘、燃?xì)庑孤?、人工挖掘和車輛經(jīng)過(guò)四種模擬振源實(shí)驗(yàn)，并獲取相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)。
　　論文首先對(duì)基于Sagnac干涉原理的光纖預(yù)警系統(tǒng)獲取振動(dòng)信號(hào)的原理進(jìn)行說(shuō)明，并基于此原理構(gòu)建天然氣管道光纖預(yù)警系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在后續(xù)的研究中搭建光纖預(yù)警系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，

4、進(jìn)行四種振源模擬實(shí)驗(yàn)。將獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用時(shí)域和頻域特征分析方法進(jìn)行分析和識(shí)別，為構(gòu)建振源信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)信息庫(kù)提供數(shù)據(jù)支持。
　　3、結(jié)合振源振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域特征分析方法構(gòu)建四種特征屬性模型。
　　論文構(gòu)建的振源振動(dòng)信號(hào)特征屬性模型有最大能量模型、能量信息熵模型、基頻周期模型和信號(hào)穩(wěn)定行模型。其中，最大能量模型用來(lái)識(shí)別機(jī)械挖掘振源;能量信息熵模型用來(lái)識(shí)別燃?xì)庑孤┱裨?信號(hào)穩(wěn)定模型用來(lái)識(shí)別人工挖掘振源;基頻周期模型用來(lái)識(shí)別車

5、輛經(jīng)過(guò)振源。通過(guò)以上四種模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)振源振動(dòng)信號(hào)的分析、處理，并識(shí)別出被處理信號(hào)的振源類型。
　　4、將特征屬性模型與決策樹(shù)分類法相結(jié)合，構(gòu)建振源類型識(shí)別分類器模型，對(duì)振源振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)的分類和識(shí)別。
　　設(shè)計(jì)振源類型識(shí)別分類器模型的目的，是將分布式光纖預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的振源振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)的、分步驟的識(shí)別?；跊Q策樹(shù)的分類器對(duì)振動(dòng)信號(hào)的識(shí)別主要過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)階段監(jiān)測(cè)到的已知振源類型的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行歸類，