相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

基于CVMD和DBO-SVM的光纤周界安防信号识别方法

为降低光纤周界安防信号中噪声对分类结果的影响,提升信号分类的准确率和运行效率,提出一种融合了相关变分模态分解(Correlation Variational Mode Decomposition,CVMD)、蜣螂算法(Dung Beetle Optimizer,DBO)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的分类方法。利用CVMD去除原始信号中的噪声分量,并提取去噪后信号的能量、能量熵和峭度作为特征向量。采用DBO算法优化SVM,得到最佳惩罚因子和核函数参数,并构建DBO-SVM分类模型。搭建了基于相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)技术的周界安防系统,采集了攀爬、敲击、踩踏和无入侵四类信号。实验结果表明,CVMD-DBO-SVM的分类准确率相比CVMD-PSO-SVM和CVMD-GA-SVM更高,达到了98.75%,同时运行时间更短,综合性能最优。

基于YOLO的油气管道周界安防系统设计

针对损坏油气输送管道这一问题,提出基于YOLO的油气输送管道周界目标检测和定位算法。在YOLOV5检测器基础上,引入SE注意力机制,采用CIoU函数替换GIoU,对颈部网络进行了改进,从而形成YOLOV5s-SE检测网络。用摄像头采集的图像数据集进行实验分析,结果表明,改进的YOLOV5s模型在检测精度、召回率上有明显提升,较原模型有所改善,证明所提算法适用于输油管道周界安防的目标检测和定位。

基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统设计

变电站安防系统的建设对保证整个电力系统安全运行有着重要作用,为了推进变电站无人值守化的进程,提高电力系统供电的可靠性,设计了一种基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统,并对光纤振动信号的检测方法进行了详细论证,提出了基于多域特征的动态阈值端点检测算法,从时域、频域和小波域提取振动信号的特征进行判断,实时更新特征阈值,通过三级判定算法提高系统对入侵事件的检测效果.将光纤安防系统与视屏监控系统、微信报警系统和声光报警系统结合,可对无人值守的变电站进行全天候、多技术手段融合的立体防护.

石油化工园区周界安防系统的设计研究

石油化工园区是重要的工业区域,生产过程中涉及大量易燃、易爆、有毒物质,因此安全防护至关重要。周界安防系统是园区安全防护的重要组成部分,对于防止外部入侵和保障内部安全具有重要作用。本文主要对石油化工园区周界安防系统的设计进行研究,旨在提高园区安全防护水平,保障园区内生产安全和人员安全。通过对现有安防系统的分析,提出了一种周界安防系统设计方案,该方案结合了现代安防技术和石油化工园区特点,具有较高的实用性和可靠性。

基于综合特征的光纤周界安防系统高效入侵事件识别

在光纤周界安防系统中,急需对入侵事件实现准确而高效的识别,对事件特征做简练而恰当的描述是其关键所在.本文提出一种基于综合特征的入侵事件识别方法,该方法引入全相位滤波器组将输入信号并行分解为多个频率通道,以提取这些通道的归一化功率值;进而与信号过零率相结合,构成包含时域信息、频域信息的综合特征向量;最后将该特征向量馈入径向基函数神经网络即可准确识别出攀爬、敲击、晃动、剪切四种常见的入侵动作.实验证明,本文方法相比于现有的经验模态分解方法,不仅提高了精度,而且显著加快了识别速度.

分布式光纤传感器的周界安防入侵信号识别

在分布式光纤周界安防系统中,对距离较长、背景环境复杂的边境进行检测时,系统根据光缆沿线发生的事件进行识别。为了区分各种引起光缆振动的激励,本文根据入侵信号与环境引起的振动信号在小波尺度上方差幅值的分布特征,利用小波多尺度分析理论构造了由各尺度下的方差组成的特征向量,提出了根据方差特征向量的不同来识别各种振动信号的"尺度-方差"信号的方法。在实验系统中,光缆总长度为56km,光源的功率为300μW,工作波长为1550nm。实验结果表明,此方法可以有效区分入侵信号、环境噪声和人为活动引起的非入侵事件,提高了系统的检测概率和降低系统的虚警率。

光纤周界安防系统端点检测技术的研究

光纤周界安防系统是一种利用光纤作为传感介质的传感系统,通时计算机对传感系统的输出信号进行处理。以往的算法都是对计算机接收到的信号直接进行定位及模式识别处理,由于接收到的信号在大部分时间都是无用的静默信号,限制了系统的效率。在简单阐述光纤周界安防系统原理的基础之上,介绍了端点检测技术,有效截取信号中的有用目的信号,最后结合实验数据,着重分析了短时能量和短时过零率两种端点检测方法所存在的问题,并提出了相应的改进办法,滤除了无用信号,并在一定程度上排除了自然界中风和雨的干扰。

基于相位载波复用的光纤周界安防系统及其实现方法

提出一种利用相位载波的调制解调技术实现白光干涉系统复用的周界安防新方法.该系统在单芯反馈式白光干涉系统的若干感应端,分别串接工作在不同频率的相位调制器.首先利用相位调制技术,将不同干涉子系统的感应端的触发信号从频域上分开;再使用相位解调技术,从同一干涉系统输出信号中获得相应于不同感应端的独立时域信号.实验中通过布设在现场的传感光纤对区域环境振动实现实时记录,用白光干涉方法实现振动信号的提取,利用相位载波复用实现不同区域的定位.理论分析和测试结果表明:通过相位载波复用技术,实现不同传感端共用一套干涉系统的方法,可以显著减小周界安防系统的复杂程度,降低系统成本;该方法能对环境触发信号进行实时监控,并能快速,有效地确定扰动信号的所属区域,具有较高的灵敏度,有利于在大区域,长距离的监控领域获得实施.

基于局部均值分解的光纤周界安防系统振动信号识别

在光纤周界安防系统中,为有效识别各种光纤振动信号,提出了一种基于局部均值分解的两级光纤振动信号模式识别方法。首先,提取光纤信号的时域特征,计算信号的短时能量和短时过零率判断是否有振动发生;其次,对于已判定的光纤振动信号,采用局部均值分解方法将振动信号分解为若干个乘积函数分量,提取分量信号的能量分布特征;最后,将第一级提取的时域特征与局部均值分解提取的特征相结合,构成特征向量输入支持向量机进行分类识别,判断振动信号类型。实验结果表明,该方法可以有效识别光纤振动信号的类型,提高了识别率。

全同FBG振动传感器在周界安防系统中的应用

为了解决在周界安防系统中基于FBG振动传感器波分复用方式下传感单元数量受光源带宽和解调限制的问题,同时也为了延长周界安防距离、降低系统成本、提高系统效率,提出了"全同光纤布喇格光栅(FBG)振动传感器"的概念,论述了全同FBG振动传感器在周界安防系统中应用的可行性,设计了实验方案,搭建了试验装置并给出了实验结果。实验证明,两个波长基本相同的全同FBG振动传感器接入后的波长灵敏度会有不同程度的损失,实验中6种组合12种连接方式波长灵敏度大于20pm的有10种,实践证明,经过筛选可以达到实际应用的要求,全同FBG振动传感器在周界系统的应用不但可以提高系统的容量,而且使FBG周界系统的成本大大降低,更具市场竞争力。

基于模式识别的全光纤周界安防系统

全光纤周界安防系统对外界的感知与识别能力决定着安防效果,为了提升安防系统的性能,设计基于模式识别的全光纤周界安防系统。介绍系统高效率的模式识别安防机理,利用小波变换和全相滤波芯片分别在正常环境下和恶劣天气环境下进行环境信息的时域处理与模式识别,并对安防过程进行了详细描述,同时设计出系统基础结构和功能结构。实验结果证明,所设计系统能够快速、准确地提取环境信息时域特征,且模式识别结果受环境干扰的影响较小,警报结果可靠性强。

多传感器融合技术在周界安防中的应用分析

为保证一些场所安全,防止未授权人员的进入,做好周界安防工作尤为重要,尤其随着科技的发展,多传感器融合技术在周界安防中的优势越发明显,在周界安防中的应用越来越广泛。本文对多传感器融合技术在周界安防中的应用进行分析,希望给多传感器融合技术在该领域更好的应用提供参考。

视频联动的光纤振动传感周界安防系统

总结了周界安防报警系统的发展现状,阐述了光纤振动传感原理,引入基于深度学习的人工智能视频检测与分析,将光纤振动入侵探测与视频监控报警、视频智能检测、识别与分析结合,构建先进高效的周界安防系统。

基于VMD与MFE的光纤周界安防入侵事件识别

为了提高周界入侵事件的识别率,本文提出一种基于超弱光纤光栅(UWFBG)阵列的光纤周界入侵事件识别方法。该方法通过变分模态分解(VMD)将入侵信号进行分解,然后选择最佳分量并提取其多尺度模糊熵(MFE),与信号过零率(ZCR)相结合构造特征向量,将其输入到Sigmoid函数拟合的支持向量机(SVM),实现对晃动、剪切、刮风、下雨和无入侵5种不同的事件的识别。实验表明,该方法可以准确识别5种常见的事件信号,平均识别率达到98%。此外,该方法可以在输出各入侵事件类别的同时输出各类事件发生的概率值。

分布式光纤传感器周界安防入侵信号的多目标识别

针对分布式光纤在周界安防系统中信号种类,即不同的环境下产生的噪声信号干扰和常见的入侵产生的信号。本文基于全光纤马赫—泽德干涉仪的分布式光纤传感模型,提出了一种识别常见的越境信号和消除环境噪声干扰信号的方法,实现了在去除环境干扰的情况下,用BP神经网络对多种入侵信号识别。实验结果证明,该方法能够有效的区分越境信号和不同环境状态产生的噪声信号,极大的提高了整个系统的识别率,降低了其虚警率。

采用后向瑞利散射空间差分的周界安防分布式振动监测（英文）

提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化,含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉,光纤分布式振动传感监测完成相位信号的解调,提高了系统的灵敏度。该系统能够实时监测入侵者的行走路线和速率以及模拟挖掘的距离的判断,实现了15 d B的信噪比以及35 m的探测距离。

基于现代谱估计的光纤周界安防系统模式识别

针对分布式光纤周界安防系统,为了有效识别事件类型并兼顾系统实时性,提出一种两级振动模式识别方案。第一级在时域上提取短时能量和短时过阈值率两个特征,与动态阈值进行比较,筛选疑似扰动样本;第二级对疑似扰动样本进行现代功率谱估计,提取各频段功率分布特征,并联合时域特征构建特征向量输入支持向量机(SVM)进行模式识别。

光纤地波周界安防设备设计与实现

为了增强对地下文物的安全保护,设计了一种智能光纤地波周界安防设备。通过将马赫-曾德尔光纤干涉技术应用于地波传感器,实现对地波微震动的监听。利用软件算法分析微震动波的幅频特性值,智能过滤干扰,对入侵行为进行甄别、记录和报警联动。实验结果表明,该设备单探点有效监控范围在半径25m内,单系统最大探点数量为64个,预警辨别时间小于2s。

干涉型分布式光纤振动传感周界安防监测系统研究

针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。