基于Φ-OTDR的分布式光纤传感系统扰动识别研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:noegen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于相位敏感型光时域反射仪(Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Φ-OTDR)的分布式光纤传感器,由于结构简单、能耗低、抗电磁干扰、精度高、传感距离长等优点,被广泛的应用在油气管道安防和周界安防等安防领域。但是在实际的应用中,一些环境噪声和无害的人为活动会造成误报警。为了减少传感系统中的误报警,本文引入了支持向量机和神经网络两类算法对报警信号进行识别,区分报警信号是真报警还是误报警。实验验证两类算法都可以很好的区分系统中的各种扰动事件从而降低误报警率。本文完成的主要研究工作如下:(1)介绍了Φ-OTDR系统的原理,根据Φ-OTDR系统仿真信号介绍了传感系统的原理。根据实际应用场景中最常出现的扰动信号,设置了模拟实验。共设置了五种扰动信号,分别为:浇水、敲击、攀爬、碾压以及背景噪声。对采集的五种扰动信号分别进行归一化处理,数据划分,差分处理以及小波包分解处理。对处理以后的信号提取特征值,在时域和频域一共提取了40维特征值,并对特征值效果进行分析。(2)提出了一种新的支持向量机(SVM)多分类方法:临近种类支持向量机(NC-SVM),并与常用的一对一(1-v-1)的支持向量机多分类方法进行对比。对一对一多分类方法进行识别测试,五种扰动事件(浇水,敲击,攀爬,碾压和背景噪声)的识别精确率分别为94.36%,94.57%,90.36%,94.26%,97.35%。对NC-SVM方法进行识别测试,五种扰动事件(浇水,敲击,攀爬,碾压和背景噪声)的识别精确率分别为94.63%,95.82%,91.74%,94.13%,99.82%。平均识别精确率为95.23%,误报率为4.77%。相比于一对一多分类方法,平均精确率有较明显的提升。(3)提出了一种结合了fisher特征值筛选方法和极限学习机算法的扰动事件识别方法,并对该方法进行识别测试。实验结果表明该方法能够有效的对五种扰动事件进行识别。五种扰动事件(浇水,敲击,攀爬,碾压和背景噪声)的识别精确率分别为92.74%,96.72%,93.77%,93.85%,99.61%。平均识别精确率为95.34%,误报率为4.66%。与实验中采用的BP(back propagation)神经网络和广义回归神经网络对比,所提出的方法在识别精度与实时性方面更具优势。
其他文献
2009年,国务院开始推行深化医药卫生体制改革,新一轮医改就此拉开序幕,改革明确将缓解“看病难、看病贵”作为核心目标,并随时在全国各地开展了一系列控制医疗费用增长、提升
随着我国的经济快速发展,对能源的需求量越来越大,能源的有效利用成为现代研究重要问题。我国有着充足的中低温余热资源,但能源利用率却很低,有机朗肯循环系统在回收低温热源的优势得到了国内的关注,其核心部件膨胀机效率高低直接决定有机朗肯循环发电性能。本文对采用工业汽轮机为原动机的有机朗肯实验系统,在实验室进行初步调试及以R11为循环工质的性能测试实验。经过测试,实验系统成功运转,最大输出功率可达到0.9k
水声信号的分析在现代海洋科学研究中扮演着十分重要的作用,而进行分析的前提是水声信号数据的采集积累。本论文设计了一种低功耗水声数据存储系统,以CPLD和MSP432为核心扩充外围功能电路。利用CPLD控制A/D实现多通道同步采样,将原始混合数据发送到MSP432中,并且预留I/O端口以根据实际需求进行功能扩展,在MSP432中对接收到的数据进行乒乓操作并存储到外部存储媒介上。设备回收后,在PC上位机
脑网络的模块化是一类重要的工具,它有助于理解大脑结构及功能的发展情况。目前,已经有许多社区检测方法在脑功能网络或者脑结构网络上基于单目标来执行,然而从结构到功能的
Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性作为一种广泛存在于自然界和实际工程应用中的物理现象,长期以来都是流体力学领域中的研究热点之一。近些年来,在超音速燃烧推进和惯性约束核聚
植物在冬季经受低温而在春天开花的现象被称为春化作用,VIN3是春化过程中的重要基因。在拟南芥中,春化期间VIN3及其同源基因可以和PRC2(Polycomb Repressive Complex 2)协调
电动汽车的发展是汽车产业向智能化、电动化、轻量化方向转型的重要环节。电动汽车在结构要求、车身布置等方面有别于传统汽车,直接使用传统汽车的车身结构,在一定范围内能满
两相流反应在自然界及石油化工、能源动力、航空航天、生物医药、食品加工等工业过程中广泛存在。由于两相流反应中两相间的相互作用以及随即可变的相界面分布情况,从而导致
自2014年以来,中国国家税务总局全面推行税务系统绩效管理改革,然而推进这项新生事物并不是一件轻松的任务:一方面中国税务干部人数众多,税务系统有近80万名税务干部,约占中国公务员总数的十分之一;另一方面税务工作是国家极重要的政府职能,税务机关征收财政资金,引导经济社会发展,调节贫富差距,可以说直接关乎国计民生。在经济社会快速发展的时代,税务系统急需引进绩效管理这种高效的管理模式,充分激发税务机关潜
氧化石墨烯因其亲水性及特殊的二维纳米通道在水处理方面具有重大意义,但独立的氧化石墨烯膜十分不稳定,在水处理中不能单独被使用。为充分利用氧化石墨烯的优异性能,本文采