[发明专利]基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法

说明书

本发明提供基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法，包括基于瑞利散射的相干光时域反射振动传感系统，其特征在于：所述基于瑞利散射的相干光时域反射振动传感系统包括激光器、放大器、声光调节器、耦合器、数字信号处理器、驱动器、隔离器、延迟光纤、压电陶瓷驱动器、光电探测器、中央处理器和环形器。本发明通过一种实时聚类分析方法，将上述分析得到的振动干扰事件数据在时间和空间分布维度上同时进行聚类分析，即考虑了异常干扰事件的空间分布特性，从而更好的匹配干扰事件行为引起的数据特性，能够在显著降低误报数量基础上，降低漏报的可能性，提高预警的准确性和有效性。

技术领域

本发明涉及油气管线检测技术领域，尤其涉及基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法。

背景技术

现有油气管线实时预警监测系统一般根据光纤时域信号的幅值和相位特性，对振动源干扰事件进行分类识别。如果幅值和相位阈值设置较低，则识别出的振动干扰事件数量大、许多微弱的地表正常活动亦被识别为异常的干扰事件，从而降低了监测系统的预警准确性；反之，如果幅值和相位阈值设置较高，则又容易因为触发预警的阈值设置过高而漏报预警。因此，这种通过脉冲数据特性的阈值预警机制往往具有预警准确性差、预警误报率高等缺点，难以满足实际生产需要。

因此，发明基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法来解决上述问题很有必要

发明内容

本发明的目的在于提供基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

基于海量振动干扰事件的油气管线监测实时聚类预警方法，包括基于瑞利散射的相干光时域反射振动传感系统，其特征在于：所述基于瑞利散射的相干光时域反射振动传感系统包括激光器、放大器、声光调节器、耦合器、数字信号处理器、驱动器、隔离器、延迟光纤、压电陶瓷驱动器、光电探测器、中央处理器和环形器，所述放大器的数量为2个、耦合器的数量为5个分别为C1、C2、C3、C4、C5、声光调节器的数量为2个、激光器、数字信号处理器、驱动器、隔离器、延迟光纤、压电陶瓷驱动器、光电探测器、中央处理器和环形器数量均为1个设置，所述激光器经过放大器和一个耦合器采用3dB宽带分为两路设置，两个所述声光调节器分别对两路连续光进行移频，并调制为脉冲光，其中输出的脉冲光分别经所述耦合器的C2和C3分束，其中的一路光波输入到所述耦合器C4产生干涉，所述耦合器C4输出的干涉信号经光电探测与采集后作为外差解调的一一个参考信号，所述耦合器C2和C3输出的另外两路光脉冲信号注入传感光纤，其中一路脉冲经过长度为2L的延迟光纤，所述耦合器C5输出的光脉冲经过放大器再经环形器注入传感光纤，其中脉冲光在传感光纤中产生后向瑞利散射光，其中散射光经过压电陶瓷驱动器产生干涉信号，干涉信号经光电探测器接收后由经数字信号处理器处理，得到待测信息；

所述油气管线监测实时聚类预警方法包括以下步骤：

S1：基于脉冲数据的幅值相位特性，得到振动干扰事件的初步分类数据；

S2：积累一定周期的振动干扰事件数据后，对其进行密度聚类分析；

S3：移动时间窗，进行第二次密度聚类分析；

S4：两次聚类分析结果进行域分析；

S5：循环持续移动时间窗，动态叠加密度聚类分析结果，实现实时报警。

优选的，所述步骤S2中密度聚类分析采用DBSCAN算法，采用切比雪夫距离进行密度聚类分析。

本发明的有益效果是：