[发明专利]一种近海岸地震动信号采集系统及检测方法

说明书

本发明提供了一种近海岸地震动信号采集系统及检测方法，根据近海岸地震动信号震源、传播介质和信号采集三个方面的特性分析结果，设计一种近海岸地震动信号采集系统完成大量地震动信号的实地采集工作，并以采集到的近海岸地震动信号作为研究基础，开展信号的预处理、特征分析提取、特征向量构建及地震动信号检测模型的建立、检测和验证工作，最后根据验证效果和各类条件下地震动信号的时域和时频域分析结果，得到近岸浪周期性、近岸浪强度、传播介质类别、传播介质温、湿度及采集节点部署方式等六类环境因素对近海岸地震动信号的影响分析，为下一步融合其他目标探测技术和近海岸UGS的实地应用奠定了理论和应用基础。

技术领域

本发明涉及周界安防领域，具体涉及一种近海岸地震动信号采集系统及检测方法。

背景技术

近海岸地区由于海浪、海风及天气情况复杂多变，地质结构组成复杂，空气湿度和盐度较高等因素环境较为恶劣，目前并没有一种成熟、高效、检测率稳定准确的近海岸边界入侵探测技术。根据技术对比，地震动信号目标探测技术受近海岸环境影响最小，但是单独应用很难实现入侵目标的精准分类和定位，可以将地震动信号目标探测技术作为预警检测，以此为基础通过UGS系统融合其他探测技术进一步实现精准识别，这种探测方法能够满足近海岸目标探测要求。地震动信号目标探测技术是这种探测方法的应用基础，而目前国内外并没有关于近海岸地震动信号预警检测的相关研究和应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种近海岸地震动信号采集系统及检测方法。

一种近海岸地震动信号采集系统，包括地震动信号采集节点、数据采集卡以及数据采集终端；所述地震动信号采集节点包括动圈式振动传感器、低噪声调理电路和防水采集节点外壳，所述低噪声调理电路用于对所述动圈式振动传感器感知到的地震动信号进行降噪、放大和滤波处理；所述数据采集卡用于对所述地震动信号采集节点的震动数据进行采集；所述数据采集终端预装LabVIEW、MATLAB以及数据采集卡驱动程序，并搭载近海岸地震动信号采集软件，用于地震动信号的采集设置、分析处理及存储。

优选的，所述数据采集卡选用NI公司的USB 6218采集卡。

优选的，所述近海岸地震动信号采集软件包括实验条件设置、采集参数设置、地震动信号采集控制及实时波形显示四个区域；其中，实验条件设置区域用于实现信号采集环境和条件参数的记录功能，为后期地震动信号的处理和分析提供有效参考；采集参数设置区域具备信号存储地址、采样频率及采集信道设置的功能，可实现多路振动传感器串联信号采集；地震动信号采集控制区域具备地震动信号采集、停止、保存及删除功能；实时波形显示区域用于实时显示地震动信号的时域波形。

优选的，所述近海岸地震动信号采集软件利用LabVIEW和MATLAB混合编写，主要使用NI公司的DAQ工具箱来控制串行输入总线完成数据的传输，通过NI的数据采集模块、数据存储模块、LabVIEW的信号处理和显示模块、MATLAB的信号处理模块和高阶谱分析工具包协同实现近海岸地震动信号采集系统的整体功能。

优选的，所述低噪声调理电路包括放大器、滤波器、电压转换电路以及基准电压电路。

一种采用上述采集系统进行近海岸地震动信号检测的方法，主要包括以下步骤：

(1)、完成近海岸地震动信号的震源、传播介质和信号采集三个方面的特性分析；

(2)、根据特性分析结果设计适用于近海岸环境的地震动信号采集系统；

(3)、利用设计的近海岸地震动信号采集系统完成近海岸地震动信号的数据采集；实地采集时，根据近海岸地震动信号震源、传播介质和信号采集方面的特性分析结果，按照不同传播介质种类、不同海浪和海风强度、人员距采集节点不同距离、传播介质不同温度和湿度以及采集节点不同部署方式的采集要求分别进行环境噪声和人员行走地震动信号采集；