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

【摘要】：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⑷斯ね诰蚝蛙?chē)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,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?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(chē)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,建立作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)的樣本集。第二階段,通過(guò)特征屬性模型和樣本集的比對(duì),對(duì)在實(shí)際應(yīng)用中監(jiān)測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分類和識(shí)別。本論文通過(guò)搭建基于Sagnac原理的光纖預(yù)警系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái),獲取天然氣管道沿線振源振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù),通過(guò)信號(hào)時(shí)域和頻域特征分析方法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,然后通過(guò)構(gòu)建特征屬性模型和基于決策樹(shù)的分類法模型的方法,實(shí)現(xiàn)振源類型的識(shí)別。 【關(guān)鍵詞】：光纖預(yù)警系統(tǒng) Sagnac干涉原理 時(shí)域和頻域特征分析法 特征屬性模型 決策樹(shù)分類法 分類器
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU996.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 研究的目的和意義11-12
• 1.3 光纖預(yù)警技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 干涉型傳感技術(shù)13-15
• 1.3.2 光時(shí)域反射型傳感技術(shù)15-16
• 1.4 光纖預(yù)警振源識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.4.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法17-18
• 1.4.2 小波變換分析法18
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第二章 Sagnac干涉原理和振動(dòng)信號(hào)的預(yù)處理方法21-39
• 2.1 光纖傳感技術(shù)及光纖干涉儀21-23
• 2.1.1 光纖傳感技術(shù)21-22
• 2.1.2 光纖干涉?zhèn)鞲衅?/span>22-23
• 2.2 Sagnac光纖干涉儀23-26
• 2.2.1 Sagnac干涉儀傳感原理及結(jié)構(gòu)23-26
• 2.3 振源振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理方法26-37
• 2.3.1 濾波器設(shè)計(jì)和振動(dòng)信號(hào)的濾波處理26-27
• 2.3.2 振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析法27-30
• 2.3.3 短時(shí)自相關(guān)系數(shù)分析法30-32
• 2.3.4 短時(shí)平均能量分析法32-35
• 2.3.5 能量信息熵分析法35-36
• 2.3.6 變異系數(shù)分析法36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建以及振動(dòng)信號(hào)的獲取39-48
• 3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建39-44
• 3.1.1 系統(tǒng)介紹39-42
• 3.1.2 系統(tǒng)組成和工作原理42-44
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的布置44
• 3.2 振動(dòng)信號(hào)的獲取44-47
• 3.2.1 機(jī)械挖掘振源模擬實(shí)驗(yàn)45
• 3.2.2 燃?xì)庑孤┱裨茨M實(shí)驗(yàn)45-46
• 3.2.3 人工挖掘振源模擬實(shí)驗(yàn)46-47
• 3.2.4 車(chē)輛經(jīng)過(guò)振源模擬實(shí)驗(yàn)47
• 3.3 本章小節(jié)47-48
• 第四章 對(duì)獲取的振動(dòng)信號(hào)的分析和預(yù)處理48-57
• 4.1 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域分析48-53
• 4.1.1 獲取振動(dòng)信號(hào)振幅隨時(shí)間變化波形48-49
• 4.1.2 短時(shí)平均能量特征分析49-51
• 4.1.3 振動(dòng)信號(hào)平均能量概率密度分布分析51-53
• 4.2 振動(dòng)信號(hào)頻域分析53-56
• 4.2.1 振動(dòng)信號(hào)振幅和頻率分析53-55
• 4.2.2 短時(shí)自相關(guān)系數(shù)法分析55-56
• 4.3 本章小節(jié)56-57
• 第五章 振源識(shí)別模型的構(gòu)建和分類器設(shè)計(jì)57-74
• 5.1 振源特征屬性識(shí)別模型建立57-70
• 5.1.1 最大能量模型57-58
• 5.1.2 能量信息熵模型58-64
• 5.1.3 信號(hào)穩(wěn)定性模型64-67
• 5.1.4 基頻周期模型67-70
• 5.2 振源類型識(shí)別分類器設(shè)計(jì)70-73
• 5.2.1 分類器概述70
• 5.2.2 決策樹(shù)分類器70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況80

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

高穩(wěn)定的微波固態(tài)本振源    費(fèi)元春

振源識(shí)別相干法的應(yīng)用及程序簡(jiǎn)介    夏泉義;武愛(ài)平;

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各種振源地基振動(dòng)的測(cè)量與分析    王武林;

實(shí)船振源的頻譜分析綜合法    金咸定;成學(xué)明;

一種基于相關(guān)分析的平面振源探測(cè)方法    趙樹(shù)山, 樊久銘,李全龍

典型設(shè)備振源識(shí)別技術(shù)    馮海軍;王強(qiáng);

關(guān)於精密實(shí)驗(yàn)樓及其儀器設(shè)備基礎(chǔ)坊微振設(shè)計(jì)的體會(huì)    時(shí)傳斗;

磁懸浮振源測(cè)試技術(shù)    江東;楊嘉祥;張靜;

遙感衛(wèi)星地面接收站本振源微機(jī)控制系統(tǒng)    李振起,王萬(wàn)玉

金屬切削機(jī)床受迫振動(dòng)的振源分析    歐江;

仙樂(lè)雄膠囊聯(lián)合振源口服液治療少、弱精子癥的臨床觀察    朱政衡;曾玉花;

Ku波段本振源的設(shè)計(jì)    鄧永生;謝春堅(jiān);陳小敏;孫輝先;

用于Ka頻段的多路同相本振源設(shè)計(jì)    顧忠誠(chéng);

超高頻本振源的研制    鄒金德;季乃娟;

穩(wěn)中求進(jìn)　尋找市場(chǎng)突破    王傳軍

買(mǎi)賣(mài)寶陳振源：市場(chǎng)與技術(shù)改變移動(dòng)電商    本報(bào)記者 趙曉悅　整理

新鄉(xiāng)振源自主研發(fā)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白    記者 董文勝 通訊員 陳穎

為偉人設(shè)計(jì)郵票獲大獎(jiǎng)    本報(bào)記者 張迪

基于寬帶多通道微波收發(fā)信機(jī)的本振源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    趙清瀟

多激勵(lì)源作用下矩形簡(jiǎn)支薄板減振方法研究    郭海林

煉化裝置中自控率監(jiān)控與振源定位的研究    張凱

基于多維特征的振源識(shí)別算法研究    陳雨佳

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

基于光纖振動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)的振源識(shí)別算法研究    李國(guó)相

相關(guān)振源實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析    劉大志

向家壩泄洪誘發(fā)場(chǎng)地振動(dòng)振源分析研究    李淑君

地鐵所致成都博物館振動(dòng)振源減振研究    顧世奇