基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法及装置

本发明属于信号处理，具体涉及一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法及装置。

背景技术：

1、光纤测量振动在工程应用方面具有较好发展前景，特别是应用于一些大型工程的异常振动监测，比如铁轨的异常振动、石油天然气管道的突发破裂、桥梁的不稳定起伏、以及山体滑坡等一系列突发事件的检测。提高对突发振动的感知能力可以完善分布式光纤传感系统在异常振动检测中的应用。

2、但是，现有技术中数据采集数量大，导致处理速度缓慢，且对于动态环境的检测效果较差。

技术实现思路

1、本发明提出了一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法及装置，用以检测并预防生活中常见的各种突发灾害事件。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，包括：

3、采集原始数据，对所述原始数据进行预处理，得到原始数据链；

4、对所述原始数据链进行多项式拟合操作，得到拟合数据链；

5、对所述拟合数据链进行自适应程序适配，得到适配后的拟合数据链；

6、基于所述适配后的拟合数据链与所述原始数据做差分操作，得到目标数据链；

7、基于所述目标数据链得到目标数据块，基于所述目标数据块判断突发事件类型。

8、优选地，得到所述原始数据链的方法包括：

9、将所述原始数据进行分块处理，得到数据块；

10、将所述数据块以单个空间点作为索引，提取所述原始数据链。

11、优选地，所述多项式拟合操作包括：

12、

13、式中，表示拟合数据链；polyfit表示多项式拟合分析；i(n)表示原始数据链。

14、优选地，得到适配后的拟合数据链的方法包括：

15、基于所述拟合数据链，得到拟合曲线；

16、基于所述拟合曲线进行拟合优度判断，更新拟合因子；

17、基于更新拟合因子后的所述拟合数据链再次进行拟合，重复上述操作，直至适应环境特征，输出适配后的拟合数据链。

18、优选地，判断突发事件类型的方法包括：

19、基于所述目标数据块，从空间视角观测所述目标数据块，得到突发事件的发生位置；

20、基于所述发生位置的时间视角提取事件发生的包络，得到频域与幅值信息；

21、基于所述频域与幅值信息，判断突发事件类型。

22、本发明还提供一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测装置，包括：实时处理设备；

23、所述实时处理设备用于执行上述的检测方法，从而判断突发事件类型；

24、所述检测装置还包括光电转换设备、高速采集设备、显示设备和历史记录查询设备；

25、所述光电转换设备用于将光信号转换为电信号；

26、所述高速采集设备用于基于所述电信号得到原始数据；

27、所述显示设备用于基于所述突发事件触发警示灯；

28、所述历史记录查询设备用于提供历史查询接口。

29、优选地，所述高速采集设备得到所述原始数据的方法包括：

30、对所述电信号进行高速离散化采集，将进行高速离散化采集的所述电信号保存为lvm格式数据包，基于所述数据包得到所述原始数据。

31、优选地，所述实时处理设备包括：

32、第一处理单元、第二处理单元、适配单元、第三处理单元、判断单元；

33、所述第一处理单元用于基于所述原始数据，得到原始数据链；

34、所述第二处理单元用于对所述原始数据链进行多项式拟合操作，得到拟合数据链；

35、所述适配单元用于对所述拟合数据链进行自适应程序适配，得到适配后的拟合数据链；

36、所述第三处理单元用于基于适配后的拟合数据链与所述原始数据链做差分操作，得到目标数据链；

37、所述判断单元用于基于所述目标数据链得到目标数据块，基于所述目标数据块判断突发事件类型。

38、本发明的有益效果为：

39、1.本发明分布式光纤系统基于自适应多项式拟合分析对各种工程场所的复杂环境，甚至是动态环境也有良好的适应性，对突发灾害性振动可准确快速识别。

40、2.本发明解决了采集数据量大和处理速度的矛盾，实时处理和显示设备可实现实时处理和显示。

技术特征：

1.一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，其特征在于，得到所述原始数据链的方法包括：

3.根据权利要求1所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，其特征在于，所述多项式拟合操作包括：

4.根据权利要求1所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，其特征在于，得到适配后的拟合数据链的方法包括：

5.根据权利要求1所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法，其特征在于，判断突发事件类型的方法包括：

6.一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测装置，其特征在于，包括：实时处理设备；

7.根据权利要求6所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测装置，其特征在于，所述高速采集设备得到所述原始数据的方法包括：

8.根据权利要求6所述基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测装置，其特征在于，所述实时处理设备包括：

技术总结
本发明公开了一种基于自适应拟合的分布式光纤突变振动检测方法及装置，其中方法包括：采集原始数据，对所述原始数据进行预处理，得到原始数据链；对所述原始数据链进行多项式拟合操作，得到拟合数据链；对所述拟合数据链进行自适应程序适配，得到适配后的拟合数据链；基于所述适配后的拟合数据链与所述原始数据做差分操作，得到目标数据链；基于所述目标数据链得到目标数据块，基于所述目标数据块判断突发事件类型。本发明分布式光纤系统基于自适应多项式拟合分析对各种工程场所的复杂环境，动态环境也有良好的适应性，对突发灾害性振动可准确快速识别。

技术研发人员：何茜,赵乾广,王在阳,唐三江
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13