光纖預警系統(tǒng)在天然氣管道保護中的應用.pdf

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

2、過程中的一個重要課題。
　　本文使用振幅分析法、短時平均能量法、能量概率分布法、信號頻譜分析法和基頻周期法對光纖預警系統(tǒng)采集到的振源振動信號進行屬性特征分析，然后建立相應的最大能量模型、能量信息熵模型、基頻周期模型和信號穩(wěn)定行模型四種特征分析模型對不同振源類型進行分類和識別。本論文主要完成了以下四個方面的工作:
　　1、從理論上提出應用時域特征分析法和頻域特征分析法對獲取的振源振動信號進行分析。
　　其中，時域特征分析

3、法包括振動信號振幅分析法、短時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信號頻譜分析法和基頻周期法。
　　2、搭建基于Sagnac干涉原理的光纖預警系統(tǒng)實驗場地，進行機械挖掘、燃氣泄漏、人工挖掘和車輛經(jīng)過四種模擬振源實驗，并獲取相應的振動信號數(shù)據(jù)。
　　論文首先對基于Sagnac干涉原理的光纖預警系統(tǒng)獲取振動信號的原理進行說明，并基于此原理構(gòu)建天然氣管道光纖預警系統(tǒng)實驗模型。在后續(xù)的研究中搭建光纖預警系統(tǒng)實驗場地，

4、進行四種振源模擬實驗。將獲取的實驗數(shù)據(jù)使用時域和頻域特征分析方法進行分析和識別，為構(gòu)建振源信號識別系統(tǒng)信息庫提供數(shù)據(jù)支持。
　　3、結(jié)合振源振動信號的時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)建的振源振動信號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穩(wěn)定行模型。其中，最大能量模型用來識別機械挖掘振源;能量信息熵模型用來識別燃氣泄漏振源;信號穩(wěn)定模型用來識別人工挖掘振源;基頻周期模型用來識別車

5、輛經(jīng)過振源。通過以上四種模型可以實現(xiàn)對振源振動信號的分析、處理，并識別出被處理信號的振源類型。
　　4、將特征屬性模型與決策樹分類法相結(jié)合，構(gòu)建振源類型識別分類器模型，對振源振動信號進行系統(tǒng)的分類和識別。
　　設(shè)計振源類型識別分類器模型的目的，是將分布式光纖預警系統(tǒng)監(jiān)測到的振源振動信號進行系統(tǒng)的、分步驟的識別?；跊Q策樹的分類器對振動信號的識別主要過程分為兩個階段:第一階段，對實驗階段監(jiān)測到的已知振源類型的振動信號進行歸類，