[发明专利]宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置

说明书

技术领域

宽域全光纤扰动传感网络系统主要用于各类输送危险或高价值化工品管道安全监测监控等的管道监控，属于光纤传感检测技术领域。

背景技术

随着科技以及社会的发展，各个国家地区之间的竞争变得越来越激烈，与此同时，各种危险恐怖活动也越演越烈。因此，对于一些重要设施或区域，如军事禁区、高危禁区以及飞机场，核电站等等，需要一种符合现代社会需要的安全监控系统来保证这些设施或区域的绝对安全。这个系统必须要高效、实时、准确、智能。目前，用于建筑物周界安检的技术有红外，微波以及传统的铁丝电网等技术，但它们都有各自致命的缺点，且难以对信号进行准确复杂的处理，因此对周界安全保护、阻止非法侵入的效率非常低。据调查显示，社会上对一个高效智能的周界安检系统的需求是极其强烈和巨大的，而全世界只有国外为数极少的公司能生产符合社会需求的周界安检系统，因此，本发明具有极其广阔的应用市场。本发明不但适用于重要设施和区域，还适用于输油输气管道等关键物的传输载体。应用范围比如有：飞机场，核电站，输油管道，通信光缆，交通设施，文物保护区，军械库，重点机关和重要工业厂区等重要设施与区域。

作为宽域全光纤扰动传感网络系统前端系统，全光纤反射干涉分布式传感电路系统将裹携着各类噪声以及扰动信息的混合信号接收下来之后，存储到数据信号缓存器中，此时能否对接收到的信号进行实时有效的处理和识别对该网络系统就显得尤为重要，尤其是在对识别速度要求比较高的工作环境中。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种宽域全光纤扰动传感网络系统限定式扰动信号处理识别装置，该装置能实时准确地识别出具有危险性的事件，从而采取相应的措施。

技术方案：在全光纤反射干涉分布式传感电路系统基础上，本发明根据环境中各类输入信号的发生机理和特点，提出了采用小波去噪、ICA(独立分量分析)信号分离与特征提取的方法、人工智能QDA(Quadratic Discriminant Analysis)的信号处理方法综合利用的信号识别原理，实时准确地识别出具有危险性的事件。该原理实现过程包含两方面的内容，其一，从数据信号缓存器中，将裹携着各类噪声以及扰动信息的混合信号读取出来，对其进行信号预处理和分离，然后进行特征值的提取，最后进入QDA识别模块，识别出输入信号的类型和性质；其二，在对待识别的信号进行处理与识别的同时将其存入待识别信号存储器，待输入信号的识别结果分析完毕以后，由主控制器决定是否对该输入信号进行人工监听，以进一步确认输入信号的类型和性质。同时由监听人员决定是否将刚识别完的信号特征值存储，以便以后用于类别特征库的更新。

本发明的具体构成为：位于前端的数据信号缓存器顺序与数据读取器、谱相减去噪模块、小波去噪模块、ICA信号分离模块、特征提取模块串联连接，特征提取模块的两个输出端分别接待识别信号特征值存储器和QDA识别器的输入端，QDA识别器的输出端分别接类别特征库、识别结果存储器的输入端；识别结果存储器、报警器的输出端分别接主控制器的输入端，主控制器的输出端分别接待识别信号存储器、音频播放器的输入端；数据读取器的输出端接待识别信号存储器的输入端；待识别信号存储器的输出端顺序与音频播放器、人工监听器、待识别信号特征值存储器串联连接，待识别信号特征值存储器的输出端接类别特征库的输入端。

在识别结果显示为危险信号或是用户认为识别结果识别有误时，音频播放器可由主控制器控制来实现播放待识别信号存储器中的数据，具体播放格式与方法由主控制器决定。由待识别信号存储器、音频播放器、人工监听器、待识别信号特征值存储器、类别特征库串联起来组成了一个半人工参与的识别特征更新装置，实现类别特征库更新。

主控制器负责管理整个系统的运作，包括光信号的发射和接收控制和定位系统的实现，根据人工智能QDA识别模块的识别结果来进行不同的控制操作，例如当对环境输入信号的分析结果显示为安全信号，那么主控制器就不进行相应的后续控制操作，而继续如常工作；如对环境输入信号的分析结果显示为危险信号，那么主控制器可以选择启动报警器，同时控制待识别信号存储器，将识别数据传至音频播放器，对环境输入信号进行音频播放。

数据读取器是对缓存中数据进行读取的，在它将数据送至谱相减去噪模块的同时，可以将输入数据存至待识别信号存储器，以便以后发现危险信号时进行音频数据播放。

谱相减去噪模块是先对输入信号先进行简单的去噪处理。

小波去噪模块是对输入信号进行效果更好的去噪，采用的是固定小波基，即Daubechies小波基(图3)。