检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学与技术 2021年第2期53卷 141-150页

作者：王茂宁李钟麒张建伟钟羽中四川大学计算机学院四川成都610065 四川大学电气工程学院四川成都610065

分布式光纤传感系统(distributed acoustic sensing,DAS)具有可获取连续分布信息、受环境影响小、成本低等优势,作者提出了一种利用DAS系统进行车辆轨迹提取的方法,为实现智慧化高速公路环境中全时空交通状态感知提供基础。首先,利用基... 详细信息

分布式光纤传感系统(distributed acoustic sensing,DAS)具有可获取连续分布信息、受环境影响小、成本低等优势,作者提出了一种利用DAS系统进行车辆轨迹提取的方法,为实现智慧化高速公路环境中全时空交通状态感知提供基础。首先,利用基于Φ-OTDR原理的DAS检测设备和高速公路通信光纤中的空闲纤芯,实时地采集车辆行驶时引发的地面振动信号;然后,利用S变换在检测扰动方面的优势,逐通道地将振动信号变换到时–频域,累积车辆振动信号所处频域区间内的能量,并堆积所有通道的振动能量形成时空2维振动能量响应;最后,通过Radon变换将多条增强后的车辆轨迹转化为距离–速度域中多个奇异点,通过提取距离–速度域的奇异点无监督地分离及提取车辆行驶轨迹。在双向三车道的真实高速公路环境中对车辆轨迹提取方法进行了验证和测试。实验结果表明:与经典的小波变换去噪算法相比,所提基于S变换的方法在抑制噪声的同时增强车辆行驶产生的振动信号,增加了车辆轨迹与背景之间的对比度,更利于后续提取车辆轨迹;与Hough变换相比,所提基于Radon变换的方法能更好地聚集DAS时空2维振动信号中的车辆轨迹,且提取轨迹受干扰小。该文所提方法能实现高速公路DAS车辆检测信号的轨迹提取。

关键词：分布式光纤传感系统 S变换 Radon变换车辆轨迹提取

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分布式光纤传感系统的网络通信与管理

分布式光纤传感系统的网络通信与管理

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作者：陈威北京邮电大学

学位级别：硕士

由于分布式光纤传感器具有无需外部供电、长距离大范围分布式测量、抗电磁干扰等独特性能,分布式光纤传感系统在电力、水利、土木、军事、石化等许多领域获得越来越广泛的应用。然而现阶段分布式光纤传感系统的应用多是局部的、孤立的,... 详细信息

由于分布式光纤传感器具有无需外部供电、长距离大范围分布式测量、抗电磁干扰等独特性能,分布式光纤传感系统在电力、水利、土木、军事、石化等许多领域获得越来越广泛的应用。然而现阶段分布式光纤传感系统的应用多是局部的、孤立的,没有形成网络,给管理带来了很大的障碍。智能化和网络化是分布式光纤传感系统发展的必然趋势。因此研究分布式光纤传感系统的网络管理具有重要意义。本文以北京邮电大学与苏州市盛信光纤传感科技有限公司的合作项目分布式光纤传感系统为研究背景,结合自己在项目中的贡献,参考了国内外在相关领域的最新研究成果,设计和实现了分布式光纤传感系统的网络通信和管理功能。本文结合了网络管理的集中式、分布式、分层式、web式这四种体系结构,设计了一种集成的体系结构,有利于利用了四种不同结构的优点。新的体系结构将系统分成传感层、管理层、用户层三层。用户层主要介绍客户端软件的设计与实现;管理层详细分析并实现了控制模块、使用线程池技术的SNMP管理模块、使用select网络模型的并发服务器以及管理层数据库;传感层重点介绍了传感控制模块的设计,网管代理中的MIB设计和传感层数据库的设计。最后,论文进行了总结并提出了改进方向。

关键词：分布式光纤传感系统网络管理 SNMP

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分布式光纤传感系统的若干关键问题的研究

分布式光纤传感系统的若干关键问题的研究

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作者：刘虹东华大学

学位级别：硕士

分布式光纤传感系统是一种利用光纤同时作为传输介质和敏感介质的传感系统，能对光纤沿线上的待测物理量进行动态监测和远程监控。本文提出的基于相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)的分布式光纤传感系统，利用光的干涉机理，光纤中不同位置... 详细信息

分布式光纤传感系统是一种利用光纤同时作为传输介质和敏感介质的传感系统，能对光纤沿线上的待测物理量进行动态监测和远程监控。本文提出的基于相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)的分布式光纤传感系统，利用光的干涉机理，光纤中不同位置的后向瑞利散射光在光电探测器中发生干涉，根据探测到的干涉光的信息，可以实现周界/边界的入侵、振动或扰动信号的监测和定位。由于传输过程中背向瑞利散射光会受光纤损耗和非线性效应等影响，导致光纤末端的后向散射光信号非常微弱以致无法监测尾端的入侵和振（扰）动信号，这影响了该系统的整体性能。本文采用前向分布式拉曼放大和外差探测技术，有效提高了光纤末端的后向散射功率，这扩大了系统的传感距离并提高了信噪比。　　本文对基于Φ-OTDR的分布式光纤传感系统的若干关键问题进行研究，主要工作分为以下几个方面：　　(1) 从OTDR理论出发，总结了基于OTDR的分布式光纤传感技术，比较了它们与传统传感技术的差异;分析了结合光纤中的分布式拉曼放大和外差探测技术的Φ-OTDR 系统所具有的独特优势和性(2) 介绍了光纤中的背向散射光现象，对Φ-OTDR分布式光纤传感系统进行了理论分析，结合光纤中的后向散射离散模型并利用MATLAB编程工具对长距离传感系统进行了理论分析和仿真模拟。　　(3) 从分布式拉曼放大和外差探测两个方面对系统长距离传感性能优化进行了研究。理论研究了分布式拉曼放大技术对系统的背向瑞利散射信号性能的提升，发现分布式拉曼放大能有效补偿瑞利散射光在后向散射过程中的损耗，提高系统的信噪比。然后理论研究了不同泵浦功率的拉曼放大对背向瑞利散射光的增益效果，发现拉曼泵浦功率过高会导致脉冲相干度降低，系统性能劣化。实验研究了基于外差探测技术和基于直接探测技术的两种系统，对比两种系统探测结果和性能，发现外差探测技术能明显提高系统的扰动识别和定位功能，并能够有效探测到光纤的尾端扰动信号。另一方面，通过优化入纤光功率和拉曼泵浦功率提高了传感光纤整体的振动探测灵敏度。　　能。　　(2) 介绍了光纤中的背向散射光现象，对Φ-OTDR分布式光纤传感系统进行了理论分析，结合光纤中的后向散射离散模型并利用MATLAB编程工具对长距离传感系统进行了理论分析和仿真模拟。　　(3) 从分布式拉曼放大和外差探测两个方面对系统长距离传感性能优化进行了研究。理论研究了分布式拉曼放大技术对系统的背向瑞利散射信号性能的提升，发现分布式拉曼放大能有效补偿瑞利散射光在后向散射过程中的损耗，提高系统的信噪比。然后理论研究了不同泵浦功率的拉曼放大对背向瑞利散射光的增益效果，发现拉曼泵浦功率过高会导致脉冲相干度降低，系统性能劣化。实验研究了基于外差探测技术和基于直接探测技术的两种系统，对比两种系统探测结果和性能，发现外差探测技术能明显提高系统的扰动识别和定位功能，并能够有效探测到光纤的尾端扰动信号。另一方面，通过优化入纤光功率和拉曼泵浦功率提高了传感光纤整体的振动探测灵敏度。　　(4) 为提高Φ-OTDR系统监测和定位性能，设计了一系列的系统组建方案，并对比研究了各方案的优缺点。最终搭建了一套结合分布式拉曼放大和外差探测技术的基于Φ-OTDR的分布式光纤传感系统，介绍了系统中各个器件的具体参数和选型要求，在优化了入纤光功率和拉曼泵浦功率后，进行了多点同时扰动的监测定位。在实验中实现了40km光纤的尾端振动信号探测，实现了11.5dB的信噪比。　　(5) 提出了一种多功能光纤传感系统方案的设想，该系统能够实现温度、应变和振动/扰动的监测，希望该系统对后续高性价比多功能系统的研究有参考意义。

关键词：分布式光纤传感系统拉曼放大器外差探测

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分布式光纤传感系统外界扰动信号的筛选方法及装置

分布式光纤传感系统外界扰动信号的筛选方法及装置

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作者：李成志陈玉霞王思远刘丽君杜选柳建军杨阳谭东杰朱玉奎 100043 北京市东城区青龙胡同1号歌华大厦1501室

本发明实施例提供了分布式光纤传感系统外界扰动信号的筛选方法及装置。针对分布式光纤传感系统中传感器采集的每个传感信号，对所述传感信号进行截取操作，将传感信号转换成时空振荡矩阵；对所述时空振荡矩阵进行全域归一化处理，得到... 详细信息

标准号: CN117330168A

本发明实施例提供了分布式光纤传感系统外界扰动信号的筛选方法及装置。针对分布式光纤传感系统中传感器采集的每个传感信号，对所述传感信号进行截取操作，将传感信号转换成时空振荡矩阵；对所述时空振荡矩阵进行全域归一化处理，得到标准时空振荡矩阵；对标准时空振荡矩阵进行临近矢量投影得到相似度度量向量；根据预设的相似度判别阈值，对相似度度量矩阵进行二值化转换，得到二值化的相似度度量向量；根据二值化的相似度度量向量对时空振荡矩阵进行筛选。解决了现有技术严重浪费计算机系统有限的算力，造成显著的时间耗费；系统的运行稳定性受到严重影响，甚至导致系统崩溃的问题。

关键词：矩阵振荡相似度度量时空传感信号向量分布式光纤传感系统二值化筛选外界扰动信号传感器采集二值化转换归一化处理运行稳定性矢量投影系统崩溃计算机系统相似度截取全域预设转换

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分布式光纤传感系统的远端扰动特征提取方法及系统

分布式光纤传感系统的远端扰动特征提取方法及系统

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作者：刘玉申许人东陶宇胥国祥石明强滕诣迪 215500 江苏省苏州市常熟市南三环路99号

本发明属于分布式光纤传感系统的信号处理技术领域，公开了一种分布式光纤传感系统的远端扰动特征提取方法，包括：对光纤信道内信号瑞利散射谱的距离维区间进行划分，并针对各区间建立相应的字典学习模型，对原有的字典进行学习观测形... 详细信息

标准号: CN114861737A

本发明属于分布式光纤传感系统的信号处理技术领域，公开了一种分布式光纤传感系统的远端扰动特征提取方法，包括：对光纤信道内信号瑞利散射谱的距离维区间进行划分，并针对各区间建立相应的字典学习模型，对原有的字典进行学习观测形成多态等效字典；基于多态等效字典，建立在多态等效字典级联下的联合稀疏表示模型，形成多回波散射谱的联合稀疏表示；构建基于多态级联字典的联合优化重构算法，提取远端扰动信号特征。可以解决针对分布式光纤传感系统中远端干扰信号因瑞利散射谱固有衰减而导致的被淹没问题。大大提高了扰动信号特征提取的准确性。

关键词：字典分布式光纤传感系统多态扰动信号瑞利散射特征提取稀疏表示级联远端信号处理技术干扰信号固有衰减光纤信道联合优化重构算法字典学习扰动距离维散射谱原有的构建回波观测淹没联合学习

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分布式光纤传感系统在煤矿采空区火灾监测中的应用

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华北科技学院学报 2017年第2期14卷 1-6页

作者：程根银曹健唐晶晶牛振磊周逸飞华北科技学院安全工程学院北京东燕郊101601

为弥补束管监测系统存在的不足,利用光纤传感技术的优势,将分布式光纤传感系统应用于煤矿采空区,对采空区内温度进行实时在线监测。理论分析及现场实践表明,此系统可以对高温点进行连续监测和定位,且具有本质安全、远程、分布式连续测... 详细信息

为弥补束管监测系统存在的不足,利用光纤传感技术的优势,将分布式光纤传感系统应用于煤矿采空区,对采空区内温度进行实时在线监测。理论分析及现场实践表明,此系统可以对高温点进行连续监测和定位,且具有本质安全、远程、分布式连续测量等特点。同时,对监测数据及数值模拟结果进行对比分析,结果表明光纤光栅技术能够精确、连续测试采空区内温度变化,可为清晰分析和判断采空区自然发火规律提供良好数据资料,有效地弥补了现有检测技术所存在的弊端。光纤传感技术在煤矿安全上的研究应用对认识煤矿灾害形成机理和重大灾害预测预报技术的发展起到促进作用。

关键词：分布式光纤传感系统煤矿采空区火灾监测数值模拟

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分布式光纤传感系统的同步降噪与扰动分类识别方法

分布式光纤传感系统的同步降噪与扰动分类识别方法

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作者：刘玉申许人东陶宇胥国祥石明强滕诣迪 215500 江苏省苏州市常熟市南三环路99号

本发明公开了一种基于光脉冲回波联合优化表示模型的同步降噪与扰动分类识别方法，利用建立光脉冲回波联合优化表示模型实现回波信号与噪声的联合优化表示，在信号模型上提供了有用信号与噪声信号的可分性。随后利用联合优化求解算法，... 详细信息

标准号: CN114943257A

本发明公开了一种基于光脉冲回波联合优化表示模型的同步降噪与扰动分类识别方法，利用建立光脉冲回波联合优化表示模型实现回波信号与噪声的联合优化表示，在信号模型上提供了有用信号与噪声信号的可分性。随后利用联合优化求解算法，同时得到噪声矩阵与扰动特征矩阵的估计结果，实现噪声的同步抑制。最后，基于各类威胁特征建立对应的扰动类型字典，并通过估计得到的扰动特征矩阵与扰动类型字典进行匹配，从而确定扰动类型，实现对扰动的识别分类。大大降低了分布式光纤传感系统的系统复杂度，提升了信号处理速度。