[发明专利]基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备

说明书

本申请公开了一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备，所述方法包括：获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间‑时间序列曲线和空间‑速度序列曲线；根据所述空间‑时间序列曲线和空间‑速度序列曲线确定振动激励源的运动状态。本发明能够实现长距离无源分布式感知，判断方法简单、计算准确率高，能够在判断振动源运动状态的基础上，进一步确定振动源的驻留点，有利于优化油气管道安全监测系统的报警效果，降低系统的误报率。

技术领域

本发明涉及激光波长测量技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备。

背景技术

分布式光纤传感技术使用与油气管道同沟敷设的通信光缆作为振动传感与信号传输元件，具有长距离、实时性、耐腐蚀、抗电磁、轻便灵巧等优点，已经在部分管道中得到了成功应用。而对于振动信号的分析判别，对破坏性振动有效报警，同时降低非破坏性振动的误报率，是提升系统运行效果的关键。

在常规运行状态下，光纤测振系统经常探测到的主要振动激励源来自于管线沿线的公路车辆振动。在通常情况下，车辆振动来自于管线沿线公路上行驶的车辆，是无威胁信号，并不需要进行预警；但对于打孔盗油等异常行为，在破坏管道的行为开始之前，一般都会存在车辆减速至刹停的动作，此类车辆振动是可以被分布式光纤测振系统识别到的，并且需要对对应区域提高报警灵敏度和预警等级，从而及时对破坏油气管道的行为进行预警。

因此，需要设计一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法、系统和设备，用以提高对油气管道破坏行为的检测准确度，降低非破坏性振动的误报率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析系统和方法，用以解决现有技术中，分布式光纤传感技术用于检测油气管道破坏行为时，误报率高、系统运行效果欠佳的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于分布式光纤的激励源运动状态分析方法，包括：

获取与油气管道同沟铺设的分布式光纤上所有探测点的振动激励信号；

根据所述振动激励信号得到光纤振动数据瀑布图；

根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域；

根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间-时间序列曲线和空间-速度序列曲线；

根据所述空间-时间序列曲线和空间-速度序列曲线确定振动激励源的运动状态。

进一步的，根据所述振动激励信号得到所述光纤振动数据瀑布图，包括：

根据所述分布式光纤上探测点的位置顺序，将各个时刻采集到的振动激励信号按照空间-时间进行拼接，得到预设时间段内的光纤振动信号矩阵；

根据所述光纤振动信号矩阵绘制光纤振动数据瀑布图。

进一步的，根据所述光纤振动数据瀑布图，得到激励信号的特征连通域，包括：

计算所述光纤振动数据瀑布图中每列数据的数据中值，根据所述数据中值确定瀑布图分割阈值；

根据所述瀑布图分割阈值对所述光纤振动数据瀑布图进行二值化，得到二值化图像；

将所述二值化图像中面积超过预设分割面积阈值的部分作为所述激励信号的特征连通域。

进一步的，根据所述激励信号的特征连通域确定所述分布式光纤的空间-时间序列曲线和空间-速度序列曲线，包括：

确定所述激励信号的特征连通域对应的所有探测点的振动激励信号时域数据，得到连通域时域数据；