2.2.2最大有效監(jiān)測長度
??? 由于光纖中的激光隨光纖長度和接頭數(shù)量的增加，信號逐漸減弱，所以，光信號不可能無限遠的傳輸。要確保信號達到良好的偵測效果，必須保證信號的信噪比＞10:1，并須保證光信號衰減＜25dB。光信號衰減按0.25dB/km，熔接按0.2dB/點，光分配器按3.6dB，光適配器按0.3dB/點計算，40km是比較合理的偵測長度。當然若能夠保證信號強度與信噪比，突破40km的距離不是不可能。目前有的光纜振動監(jiān)測系統(tǒng)就可測60km的距離。
2.3 智能分析系統(tǒng)
??? 對信號源的頻率、位置可以通過計算得出，但對信號源種類及是否存在危險的判斷可就需要靠智能分析系統(tǒng)了。智能分析系統(tǒng)是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別技術(shù)開發(fā)的，智能分析系統(tǒng)能對收到的信號進行分類處理，并能夠自動學(xué)習(xí)人工處理模式，逐步修正判別誤差，加強信號判別的準確程度。智能分析系統(tǒng)是通過對監(jiān)測到的振動聲音信號進行強度、節(jié)拍、頻率、形態(tài)等多種分析而得出震源類型，過濾掉干擾及自然信號提取出正確報警信號的。
2.3.1信號強度分析
??? 信號強度分析是結(jié)合其他幾項分析根據(jù)信號的強度分析信號源距離光纜垂直距離的遠近，以聲音幅度提示報警事件。聲音信號類別與強度特征對應(yīng)如表1。
表1 信號強度特征對應(yīng)表
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序號 | 信號類別 | 強度特征 |
1 | 背景噪音 | 聲音幅度很小，均勻無起伏 |
2 | 輸油聲響 | 聲音幅度中偏小，均勻平穩(wěn) |
3 | 人為攻擊 | 瞬間幅度可達飽和，斷續(xù)或連續(xù) |
4 | 電動工具 | 聲音較強 |
5 | 挖掘設(shè)備 | 聲音很強 |
6 | 沖擊設(shè)備 | 聲音極強 |
7 | 爆破 | 聲音深度飽和 |
… | ? | ? |
2.3.2信號節(jié)拍分析
??? 信號節(jié)拍分析是以震源聲音波群節(jié)拍特征提取環(huán)境擾動，得出聲源類型。對應(yīng)關(guān)系如表2。
表2 信號節(jié)拍特征對應(yīng)表
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序號 | 信號類別 | 節(jié)拍特征 |
1 | 氣動工具 | 連發(fā)捶擊 |
2 | 重型沖擊錘 | 大力連發(fā)捶擊 |
3 | 車輛行駛 | 沉悶續(xù)貫振動 |
… | ? | ? |
2.3.3信號頻率分析
聲音信號頻率分析是以聲源頻率范圍區(qū)分不同環(huán)境擾動。如表3。
表3 信號頻率特征對應(yīng)表
?
序號 | 信號類別 | 頻率范圍 |
1 | 輸油噪音 | 4000Hz以上 |
2 | 電動工具 | 1000Hz～2000Hz |
3 | 運輸工具 | 300Hz～800Hz |
4 | 重型設(shè)備 | 200Hz以下 |
… | ? | ? |
2.3.4信號形態(tài)分析
??? 聲音形態(tài)分析是以聲音包絡(luò)形態(tài)分析提示入侵事件。如表4。
表4 信號形態(tài)對應(yīng)表
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序號 | 信號類別 | 形態(tài)特征 |
1 | 氣動，電動工具 | 急升持續(xù) |
2 | 手動挖掘工具 | 急升快降 |
… | ? | ? |
2.3.5特征學(xué)習(xí)
??? 聲音特征學(xué)習(xí)是通過人工對收錄可疑報警事件的確認或剔除作為數(shù)據(jù)庫比對事件分析得出是手工挖掘還是機械挖掘；是水平鉆孔還是垂直鉆孔；是表面爆破還是子彈射擊；是人為破壞還是自然災(zāi)害的。
2.3.6智能過濾
??? 信號過濾功能是將常見環(huán)境擾動、人類正?；顒蛹俺Ｒ姼蓴_信號記錄并保存用作常規(guī)信號過濾。如：自然風(fēng)、雨、雷、電；人類生產(chǎn)活動用汽車，火車，生產(chǎn)加工環(huán)境噪音；無線電電磁干擾。
3 地下管道安全預(yù)警系統(tǒng)配置方案
??? 利用光纜可以實現(xiàn)地下管道安全預(yù)警，有效防止第三方破壞。安全預(yù)警系統(tǒng)分為監(jiān)測中心與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)測中心由計算機及智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成?，F(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由現(xiàn)場控制器(含光收發(fā)模塊)、光分配模塊、光相干模塊及光耦合器等組成。光纜中的光纖作為分布式傳感器，共需要3根光纖，兩根作為探測光纖，一根作為信號回傳光纖用于光纜沿線振動信號的拾取與傳送。
??? 光纜振動監(jiān)測系統(tǒng)在管道安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用如圖5。
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??? 系統(tǒng)設(shè)備配置方案：監(jiān)控中心計算機：1套；現(xiàn)場控制器、頭尾探測器：每40km一套(具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)路由長度合理配備)；信號隔離模塊：若干套(根據(jù)現(xiàn)場地理情況配置)；智能分析軟件：1套。
4 光纜振動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用前景
??? 光纜振動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用范圍及其廣泛，在國內(nèi)使用前景極其廣闊。光纜振動監(jiān)測系統(tǒng)不光可以用于地下水、油、氣管道的安全預(yù)警，還可以作為隱蔽式傳感器對地面上的入侵行為進行偵測。如機場、車站、工廠、牧場的周界防范；還可以用于國界邊境非法入境的安全管理。
參考文獻
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4 王玉田.《光纖傳感技術(shù)及應(yīng)用》.北京航空航天大學(xué)出版社，2009
5 張自嘉.《光纖光柵理論基礎(chǔ)與傳感技術(shù)》.科學(xué)出版社，2009
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