[发明专利]一种入侵信号诊断系统和方法

说明书

本发明公开了一种入侵信号诊断系统和方法，所述入侵信号诊断系统和方法通过采集原始信号，使用EEMD将原始信号分解成IMF分量，然后经过去噪重构，并通过频谱质心法提取重构信号的频谱质心，将其作为特征量导入LS‑SVM进行回归预测，从而诊断出入侵信号。

技术领域

本发明涉及一种入侵信号诊断系统和方法，特别涉及一种基于EEMD结合频谱质心和LS-SVM的入侵信号诊断系统和方法。

背景技术

石油是一种重要的战略物资，在国家经济中起到举足轻重的作用。伴随着中国经济的快速腾飞和石油工业的蓬勃发展，目前中国油气骨干管道里程已突破7万千米。管道运输作为五大运输方式之一，具有安全、经济、保质、无污染等优点，已经成为油气运输的重要途径，承担着我国70％的原油和99％的天然气的运输任务。到2020年，我国油气管网里程将达到20万千米，基本实现全国骨干管线联网。管道输送具有占地少、损耗少、成本低、输量大、快捷方便等优点，但也有管线长、跨区域多、沿途地质状况和自然环境复杂多变等缺点，还有对监控水平、安全保障性要求高等特点。

另一方面，随着军事、民用及商用领域对安全和保密的要求越来越高，安全防范系统的应用范围越来越广泛。输油管道常常分布在复杂的自然环境中，其周围容易遭受来自人类、动物等的强力入侵危害。通过精确诊断输油管周围的入侵信号，能够降低安全防范系统的维护成本，节省人力、物力，提高防患能力。

传统的输油管道检测技术主要依靠管道起始点和结束点采集的信号参数进行泄漏判别，无法实现对管道中段的检测，而光纤传感技术则利用随管道铺设的光纤作为传感单元，实现对输油管道的全程监控，满足长输油管线的漏油定位报警需求。并且随输油管道铺设的光缆可对输油管附近的异常震动做出判断，实现预判功能，提高管道监控安全性。同时，由于光缆的物理特性决定其使用年限长、维护简便、费用低等特点，因此利用光纤传感技术实现长距离输油管道的防漏、防盗检测越来越受到重视。而利用光纤传感技术实现入侵信号的诊断，依赖于信号诊断算法，使用不同的算法，其诊断效果和准确率的差异较大。

针对入侵信号的诊断方法，近年来众多学者做了许多深入的研究。例如：杨雅辉等采用增量式GHSOM神经网络模型处理网络信号入侵，取得了很好的效果，但存在抗噪能力不足的问题，并且神经网络需要大量先验数据作为基础，实际工程中难以得到；皮少华等利用倒频谱诊断分布式光纤Sagnac干涉仪的入侵信号，精确度较高，但对低频谱和低信噪比的入侵信号诊断能力较差；任仲杰等人采用二元矩形相位脉冲调制法结合LC的报警算法诊断入侵信号，取得了良好的成果，但是所述方法在实际运用中需要大量先验数据，存在经验性较强的问题，因此在实际运用中受到较多的限制。何媛等人利用片段高精度分割技术来分割入侵信号，准确率较高，但是存在入侵信号和普通信号频段较接近时诊断容易出现误差的缺点；张燕君等人运用EMD-AWPP和HOSA-SVM算法识别入侵信号，效果显著，但是也存在训练得到的SVM参数对正确识别存在影响的问题；Huang等人提出了一种基于混合特征提取的光纤周界安全系统入侵检测方案，分类率和效率都较高，但存在部分特征向量不是提取自原始数据，从而会污染整个本征模态函数集的缺点。

发明内容

本发明提供一种基于EEMD结合频谱质心和LS-SVM的入侵信号诊断系统和方法，能够很好地反映入侵信号和普通信号的频域特征，从而提高入侵信号的诊断准确率。

本发明提供的技术方案是：

一种入侵信号诊断系统，包括

一光纤；

多个传感器，所述传感器被分别设置于光纤用以感知信号；

一光纤激光器，所述光纤激光器与光纤连接；

一滤波器，所述滤波器与所述传感器可通讯地连接，用以滤波传感器感知的信号；

一放大器，所述放大器与滤波器一体地连接；以及