[发明专利]一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法

权利要求书

1.一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，包括以下步骤：

步骤一：采集光纤周界入侵监测仪器的振动数据，存储在全局缓冲池Ⅰ中；

步骤二：计算全局缓冲池Ⅰ中振动数据的幅度均值，通过比较振动数据的幅度均值与全局阈值的大小，判定是否为大范围环境扰动引起的信号，若为大范围环境扰动引起的信号，则不进行后续操作；若不为大范围环境扰动引起的信号，则进入步骤三；

步骤三：通过比较振动数据与入侵数据的幅度阈值T₁的大小，判定是否为振动信号，若不为振动信号，则不进行后续操作；若为振动信号，则截取该振动数据前后一定长度的波形数据，并存储在缓冲池Ⅱ中；

步骤四：将缓冲池Ⅱ中波形数据进行片段划分，计算每个片段振动能量，对片段振动能量进行平滑，通过比较片段振动能量连续超过片段振动能量阈值的片段个数与片段个数阈值的大小，判断是否为有效振动波形，若为有效振动波形，截取有效振动波形到缓冲池Ⅲ中，并输出给光纤周界入侵监测仪器。

2.根据权利要求1所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，所述步骤二中，振动数据的幅度均值的具体计算方法为：对全局缓冲池Ⅰ中的振动数据进行抽点，从第一个点开始每隔a个点抽取一个点，然后计算所有抽取点的幅值的平均值，计算公式为：

其中，G为全局缓冲池Ⅰ中振动数据个数；G/a为抽取点的个数，x[i]为抽取点的幅值，X为抽取点幅值的平均值，用该抽取点幅值的平均值代表全局缓冲池Ⅰ中振动数据的幅度均值。

3.根据权利要求1所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，所述步骤二中，如果振动数据的幅度均值大于全局阈值，则判定为大环境扰动引起的信号；如果振动数据的幅度均值不大于全局阈值，则不为大环境扰动引起的信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，所述步骤三的具体方法为：比较全局缓冲池Ⅰ中的振动数据幅值x_o[i]与幅度阈值T₁的大小，若x_o[i]＜T₁，则x_o[i]不为振动信号，继续向后判断；若x_o[i]≥T₁，则x_o[i]为振动信号，截取x_o[i]前后长度为M的波形数据y[j]，其中，j＝1,2,….,M，并将该波形数据y[j]存储到缓冲池Ⅱ中。

5.根据权利要求4所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，M为振动数据入侵持续时间大于0.2秒的振动数据点数。

6.根据权利要求1所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，全局缓冲池Ⅰ中待截取的振动数据的下标取值范围为：max(1,i-α*M)～min(G,i+(1-α)*M)，其中，i＝1,2，…G，G为全局缓冲池Ⅰ中振动数据个数；α为取i左侧值的占比，取值范围为(0，1)，为经验值；M为截取数据长度，截取x₀[i]前后长度为M的波形数据。

7.根据权利要求1所述的一种基于三级阈值判定的有效振动波形截取方法，其特征是，所述步骤四的具体方法为：

(1)分段计算数据振动能量；调用线程对全局缓冲池Ⅱ中波形数据y[j]进行处理，数据长度为M；首先，将波形数据y[j]进行等长分段，得到N段数据，每段数据点个数C＝M/N；然后计算分段数据的振动能量A[i]，计算公式为：

其中，A[i]为波形数据y[j]中下标从从(i-1)*C+1到i*C之间的共C个数据的绝对值之和，代表此分段的振动能量值；

(2)对分段数据的振动能量A[i]进行平滑处理，计算公式为：

其中，n为振动能量A[i]中下标从max(1，i-k)到min(N,i+k)的数据点个数；A[i]代表的是分段数据的振动能量；k为以i段为中心，左右相邻的k个数据段；B[i]为振动能量A[i]中数据点平滑值；

(3)寻找大于振动能量阈值的数据片段；从B[i]始端开始向后遍历，寻找大于能量阈值ET的数据片段，即B[a]≥ET，并记录大于能量阈值ET的数据片段的位置下标为a，以a为起点，向后遍历，直至寻找到第一个小于能量阈值ET的数据片段，即B[b]＜ET，记录该小于能量阈值ET的数据片段的位置下标为b，如果遍历到数据结束尚未找到满足条件的数据片段，则b赋值为N+1，则连续大于振动能量阈值ET的数据片段的个数NUM＝b-a；比较NUM与片段个数阈值TNUM的大小，若NUM>TNUM，判定该连续大于振动能量阈值的数据片段为有效振动波形，反之，判定该连续大于振动能量阈值的数据片段不为有效振动波形；

(4)将步骤(3)中判定出的有效振动波形进行拷贝截取，返回步骤(3)，直至B[i]遍历完成，所有有效振动波形均被拷贝截取，将截取的有效振动波形输出给光纤周界监测仪器。