[发明专利]一种埋地管道防开挖监测预警方法

说明书

本申请公开了一种埋地管道防开挖监测预警方法，解决了现有技术准确率低且预防性差的问题。所述方法包含以下步骤：采集背景噪声信号，计算干扰相关阈值。采集开挖信号，计算无开挖信号和有开挖信号的判别阈值。采集实测信号，判别是否为开挖信号。本发明专利通过构建开挖信号监测预警模型，实现了一种埋地管道防开挖监测预警方法，能够实时监测管道周围的开挖信号，一旦监测到有开挖事件发生，立刻进行报警，并能准确判别开挖类型，为后续应急处理决策提供依据。该方法能对老旧管线的重要管段进行高效地安全防护，通过开挖报警对管道破坏进行预警，有效防止管道本身被破坏。

技术领域

本申请涉及信号检测与模式识别领域，尤其涉及一种埋地管道防开挖监测预警方法。

背景技术

城市地下管线是关系国计民生的重要基础设施，一旦被开挖破坏，将造成严重的经济损失和安全隐患。对于新建的管道，一般采取同沟敷设光缆的方式，通过实时检测地震动信号来监测预警开挖破坏管道事件。但是，对于大量的老旧管线，加敷光缆成本大，并且容易对管道造成损坏。常用的方法，是在管道外壁上加装噪声传感器，并在管道附近埋设信号分析器，当非法开挖活动对管道本体造成破坏时，噪声传感器采集开挖噪声信号并上传至信号分析器进行分析，通过对噪声信号时域波形分布的统计分类检测开挖管道事件。这类方法一方面采集到的噪声信号特性单一，无法判别开挖类型，并且当开挖信号源与噪声传感器距离较远时检测准确率明显下降；另一方面无法预警管道开挖破坏事件，当检测到开挖事件发生时，管道往往已经被破坏。

发明内容

本申请实施例提供一种埋地管道防开挖监测预警方法，解决了现有技术准确率低且预防性差的问题。

本申请提供一种埋地管道防开挖监测预警方法，包含以下步骤：

在无开挖情况下采集背景噪声信号，对单位时间采集的N组背景噪声数据分别取中值和均值，得到中值干扰数据和均值干扰数据，统称背景噪声干扰数据，用背景噪声干扰数据组成背景干扰数据库，计算背景干扰数据库中每两组数据的互相关系数，加权取得干扰相关阈值T_c；

模拟开挖施工环境，采集挖掘信号，组成开挖信号数据库，统计开挖信号数据库和背景干扰数据库中信号的频域能量分布；

以信号的频域能量分布作为特征向量逐个计算开挖信号数据库中的信号与背景干扰数据库中信号的频域能量分布互相关系数，得到无开挖信号和有开挖信号的类间相关分布；

通过背景干扰数据库中无开挖信号的频域能量分布互相关系数，计算无开挖信号的类内相关分布。

通过类间相关分布和类内相关分布，计算无开挖信号和有开挖信号的判别阈值T_yn；

所述判别阈值为错分率之和最小的相似性分类阈值；所述相似性分类阈值为类间相关分布和类内相关分布内所有阈值的集合；采集实测信号，判断连续信号的平均振动幅度是否超过设定的阈值，若均超过，则此信号为待测信号，否则为干扰信号；计算待测信号与背景干扰数据库中每组信号的互相关系数，得到最大互相关系数C_m，若C_m＜T_c，则待测信号为疑似开挖信号，否则为干扰信号；计算疑似开挖信号与背景干扰数据库中每组信号的频域能量分布互相关系数，得到最大互相关系数C_em，若C_em＜T_yn，则待测信号为开挖信号，否则为干扰信号。

进一步地，还包含以下步骤：