連續(xù)分布式光纖傳感安防系統(tǒng)定位算法的研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，通信電纜（包括海底電纜）、石油運輸管道、天然氣運輸管道、高壓電網(wǎng)以及小區(qū)和邊界的安防系統(tǒng)等基礎設施的安全監(jiān)測已成為經(jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定的重要因素。特別是近些年來，由于非法施工、自然災害及人為破壞等因素而頻頻引發(fā)的管道泄漏、高壓線盜取和非法入侵等惡劣事件，不僅給國家和人民的經(jīng)濟財產(chǎn)造成重大損失，而且還給人們的生命安全和生存環(huán)境帶來巨大威脅。因此，針對各種危及電纜、管道安全及安防系統(tǒng)中非法入侵行為的及時發(fā)現(xiàn)和有效定位具

2、有重要的研究價值和現(xiàn)實意義。
　　 相對于電信號為基礎的傳感監(jiān)測系統(tǒng)和點式光電監(jiān)測系統(tǒng)而言，本文研究的基于連續(xù)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)無論是從監(jiān)測技術的難度、監(jiān)測量的內(nèi)容及指標，還是從監(jiān)測的場合和范圍都提高到了一個新的階段。連續(xù)分布式光纖傳感器除具有傳統(tǒng)光纖傳感器所具有突出優(yōu)勢外，還能對被監(jiān)測環(huán)境實現(xiàn)連續(xù)不間斷監(jiān)測，因此可以構(gòu)成連續(xù)分布傳感網(wǎng)絡，應用于一些傳統(tǒng)電傳感器和點式光纖傳感器所不能應用的領域。本文研究了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡的

3、定位原理及算法，并針對不同外界環(huán)境對連續(xù)分布式光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)的影響問題，采用濾波、BP神經(jīng)網(wǎng)絡自適應參數(shù)調(diào)節(jié)等手段提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其中主要研究的內(nèi)容包括:
　　 (1)基于Mach-Zehnder干涉型光纖傳感器，詳細分析了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡的工作原理及定位算法。將語音信號處理技術中的短時平均過零率算法應用到系統(tǒng)中，以排除外界環(huán)境（包括下雨、敲擊、大風等）對光纖安防系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)對人為攀爬行為的定位，進一步提高

4、了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡的定位精度，經(jīng)過現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)驗證了算法的有效性。
　　 (2)搭建了光纖護欄的現(xiàn)場實驗平臺，針對現(xiàn)場采集的人為攀爬信號，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡建立學習模型，完成了對人為攀爬信號短時過零數(shù)累加和的學習、訓練，將加入隨機噪聲的攀爬信號作為測試數(shù)據(jù)輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡中，模擬實現(xiàn)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡對噪聲門限的自適應調(diào)節(jié)，使定位精度在原有基礎上獲得進一步提升。
　　 (3)基于NI Labview軟件平臺，針對連