[发明专利]一种基于多芯分布式光纤的管道施工机器预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于多芯分布式光纤的管道施工机器预警方法，其特征在于，包括步骤：

S1.接收多芯分布式光纤传感器获取的数个分布式光纤的第一数据信息；

S2.接收数据采集设备采集的干扰源处的第二数据信息；

S3.对接收到的多芯分布式光纤传感器获取的第一数据信息以及数据采集设备采集的第二数据信息进行处理，得到预警分析结果；

所述步骤S1中数个分布式光纤中将每个分布式光纤分割为多个防区，所述多个防区中的每个防区与多芯分布式光纤传感器形成的波形中的每段数据相对应；

所述步骤S3具体包括：

S31.计算每个分布式光纤中每个防区的时间序列数据，所述时间序列数据包括平均幅值、方差、协方差、频率范围；

S32.判断计算得到的每个分布式光纤中每个防区的平均幅值是否超过第一预设阈值，若是，则执行步骤S33；若否，则执行步骤S31；

S33.统计每个分布式光纤中每个防区的平均幅值超过第一预设阈值的防区个数，并判断所述统计的防区个数是否达到第二预设阈值，若是，则执行步骤S34；若否，则执行步骤S31；

S34.记录防区个数达到第二预设阈值中每个防区对应的分布式光纤，并统计所记录的分布式光纤的数量；

S35.判断所述统计的分布式光纤的数量是否超过第三预设阈值，若否，则执行步骤S31；若是，则进行预警分析；

所述步骤S35中进行预警分析具体为：

A1.将分布式光纤中每个防区的时间序列数据输入至预先建立的检测模型中判断是否有施工机器入侵，若有，则记录有施工机器入侵的分布式光纤的数量，并执行步骤A2；

A2.判断有施工机器入侵的分布式光纤的数量是否超过第四预设阈值，若是，则执行步骤A3；若否，则执行步骤A1；

A3.根据预先建立的神经网络干扰模型输出每个防区的干扰参数，所述干扰包括平均幅值、方差、协方差、频率范围；

A4.将输出的每个防区的干扰参数与预先存储的每个防区实际干扰参数进行比对，并判断比对结果是否达到第五预设阈值且干扰达到最小值，若是，则记录所述干扰参数的个数；

A5.判断记录的干扰参数个数是否超过第六预设阈值，若否，则执行步骤A1；若是，则进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种基于多芯分布式光纤的管道施工机器预警方法，其特征在于，所述A4中比对结果达到第五预设阈值且干扰达到最小值，表示为：

其中，m表示输出的干扰参数数值；表示实际干扰参数数值；P3表示第五预设阈值；B表示干扰最小值。

3.根据权利要求1所述的一种基于多芯分布式光纤的管道施工机器预警方法，其特征在于，所述A5中记录的干扰参数个数表示为：

D*N*X

其中，D表示步骤S34中统计的分布式光纤的数量，N表示每个分布式光纤分割的防区个数，X表示防区的干扰参数个数。

4.一种基于多芯分布式光纤的管道施工机器预警系统，其特征在于，包括：数个数据采集设备、以太网、远程服务器、多芯分布式光纤传感器；所述数个数据采集设备分别设置于数个干扰源处，所述多芯分布式光纤传感器设置于天然气管道处；

所述多芯分布式光纤传感器，用于获取数个分布式光纤的第一数据信息，并将所述获取到的第一数据信息通过以太网发送至远程服务器；

所述数据采集设备，用于采集干扰源处的第二数据信息，并将所述采集的第二数据信息通过以太网发送至远程服务器；

所述远程服务器，用于接收并处理多芯分布式光纤传感器发送的第一数据信息以及数据采集设备发送的第二数据信息，得到预警分析结果；

所述数个分布式光纤中将每个分布式光纤分割为多个防区，所述多个防区中的每个防区与多芯分布式光纤传感器形成的波形中的每段数据相对应；

所述远程服务器具体包括：

计算模块，用于计算每个分布式光纤中每个防区的时间序列数据，所述时间序列数据包括平均幅值、方差、协方差、频率范围；

第一判断模块，用于判断计算得到的每个分布式光纤中每个防区的平均幅值是否超过第一预设阈值；

第二判断模块，用于统计每个分布式光纤中每个防区的平均幅值超过第一预设阈值的防区个数，并判断所述统计的防区个数是否达到第二预设阈值；

记录模块，用于记录防区个数达到第二预设阈值中每个防区对应的分布式光纤，并统计所记录的分布式光纤的数量；

第三判断模块，用于判断所述统计的分布式光纤的数量是否超过第三预设阈值；

所述第三判断模块中若超过第三预设阈值，则进行预警分析，具体为：

第四判断模块，用于将分布式光纤中每个防区的时间序列数据输入至预先建立的检测模型中判断是否有施工机器入侵；

第五判断模块，用于判断有施工机器入侵的分布式光纤的数量是否超过第四预设阈值；

输出模块，用于根据预先建立的神经网络干扰模型输出每个防区的干扰参数，所述干扰包括平均幅值、方差、协方差、频率范围；

第六判断模块，用于将输出的每个防区的干扰参数与预先存储的每个防区实际干扰参数进行比对，并判断比对结果是否达到第五预设阈值且干扰达到最小值；

第七判断模块，用于判断记录的干扰参数个数是否超过第六预设阈值。