一種光纖振源識別方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖振源識別方法、裝置及系統(tǒng)。其中，該方法包括：識別終端獲取光纖振動信號；采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。通過上述方式，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)智能識別光纖振源，提高識別效率。
【專利說明】
一種光纖振源識別方法、裝置及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖振源識別方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光纖處理技術(shù)發(fā)展，可利用光纖探測周邊環(huán)境狀況，例如是否有物體經(jīng)過、且該物體具體為何物等。當(dāng)檢測光纖受到外界干擾影響發(fā)生振動時，光纖中傳輸光的部分特性就會改變，識別終端對信號進行采集，分析采集信號的特征以判斷其光特性的改變，進而可檢測出發(fā)生振動位置對應(yīng)的信號，進而根據(jù)該信號識別出其振源類型。
[0003]然而，現(xiàn)有光纖振源識別方法通常采用人工比對振動信號與振源對應(yīng)信號，以判斷出該振動信號是否屬于該振源?，F(xiàn)有的人工識別方式效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖振源識別方法、裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能識別光纖振源，提高識別效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種光纖振源識別方法，包括:識別終端獲取光纖振動信號；采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。
[0006]其中，所述采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類的步驟包括:將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型。
[0007]其中。所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟包括:判斷所述光纖振動信號的最大能量特征是否符合觸摸光纜振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)最大能量模型;若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源。
[0008]其中，所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟還包括:若所述最大能量特征不符合所述預(yù)設(shè)最大能量模型，則判斷所述光纖振動信號的能量信息熵特征是否符合下雨振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)能量信息熵模型;若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源。
[0009]其中，所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟還包括:若所述能量信息熵特征不符合所述預(yù)設(shè)能量信息熵模型，則判斷所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間;若超過，則對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配;否則，對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配。
[0010]其中，所述對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配的步驟包括:判斷所述光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值;若是，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源；否則，將所述光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源。
[0011]其中，所述對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配的步驟包括:獲取所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度;若所述能量穩(wěn)定性程度超過第一程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源;若所述能量穩(wěn)定性程度低于第二程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源，其中，所述第一程度高于所述第二程度。
[0012]其中，所述方法還包括:確定所述光纖振動信號對應(yīng)的振源類型所屬的通知級別；按照所述通知級別進行對應(yīng)通知。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種光纖振源識別裝置，包括:獲取模塊，用于獲取光纖振動信號;分類模塊，用于采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的再一個技術(shù)方案是:提供種光纖振源識別系統(tǒng)，包括光纖傳感器及識別終端;所述光纖傳感器用于在一端發(fā)出第一光信號，并從所述一端接收由所述第一光信號反射得到的第二光信號;所述識別終端用于確定第二光信號對應(yīng)的電信號為光纖振動信號時，對所述光纖振動信號進行振源識別，其中，所述識別終端包括上述的光纖振源識別裝置，以對所述光纖振動信號進行振源識別。
[0015]上述方案，識別終端采用決策樹分類算法對光線振動信號進行分類，無需人工參與，實現(xiàn)了對光纖振源的智能識別，而且，采用決策樹分類算法可對多個甚至上萬個節(jié)點進行分類，其效果比人工識別更快更準(zhǔn)確，故提高了識別效率和準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明光纖振源識別方法一實施方式的流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明光纖振源識別系統(tǒng)一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明光纖振源識別方法另一實施方式的流程圖；
[0019]圖4是圖3所述實施例中采用的決策樹的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明光纖振源識別方法再一實施例的部分流程圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明光纖振源識別裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明光纖振源識別裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)之類的具體細(xì)節(jié)，以便透徹理解本申請。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的其它實施方式中也可以實現(xiàn)本申請。在其它情況中，省略對眾所周知的裝置、電路以及方法的詳細(xì)說明，以免不必要的細(xì)節(jié)妨礙本申請的描述。
[0024]請參閱圖1，本發(fā)明光纖振源識別方法一實施方式的流程圖，該方法包括:
[0025]SI I:識別終端獲取光纖振動信號。
[0026]其中，所述光纖振動信號為光纖電信號，該光纖電信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到。
[0027]請結(jié)合圖2舉例說明，圖2示出一光纖振源識別系統(tǒng)，該光纖振源識別系統(tǒng)可采用光脈沖調(diào)制方式，通過探測背向散射信號的相位變化引起的反射光干涉強度變化，能夠同時檢測出多個并發(fā)振源，從而實現(xiàn)預(yù)警和對振源定位。該光纖振源識別系統(tǒng)包括順序連接的光纖傳感器21、光學(xué)系統(tǒng)23、光電轉(zhuǎn)換電路24與識別終端22。
[0028]光纖傳感器21設(shè)置于需監(jiān)測的環(huán)境中如地下，以監(jiān)測該環(huán)境狀況。光纖傳感器21可采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元，進行分布式多點振動測量。其基本原理是當(dāng)外界的振動作用于通信光纜時，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，使纖芯長度和折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致光纜中光的相位發(fā)生變化。當(dāng)光在光纜中傳輸時，由于光子與纖芯晶格發(fā)生作用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當(dāng)外界有振動發(fā)生時，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動信息的信號光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)23處理，將微弱的相位變化轉(zhuǎn)換為光強變化，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路24的光電轉(zhuǎn)換和相應(yīng)信號處理后，進人識別終端22進行數(shù)據(jù)分析。識別終端22根據(jù)分析的結(jié)果，判斷振動事件的發(fā)生，并確認(rèn)振動地點。
[0029]具體地，光纖傳感器21定時從一端發(fā)出第一光信號，該第一光信號可以是一脈沖信號，如為脈沖寬度為1ns的激光，該第一光信號在光纜中各個位置經(jīng)過瑞利散射形成的第二光信號，并且該第二光信號反射回該光纖傳感器21的一端。光纖傳感器21從該一端輸出該第二光信號。光學(xué)系統(tǒng)23對第二光信號進行采樣，得到多個采樣光信號。其中，該采樣間隔可采集光纖每隔設(shè)定距離發(fā)射的光信號，例如，第一個采樣光信號對應(yīng)為距離光纖一端I米位置反射的光信號，第二個采樣光信號對應(yīng)為距離光纖一端2米位置反射的光信號，以此類推。
[0030]由于背向散射的光信號及其微弱，且其信噪比較小，在對光信號處理的過程中難度較大、精度較小，因此系統(tǒng)將上述多個采樣光信號通關(guān)光電轉(zhuǎn)換電路23轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的采樣電信號便于信號的處理。這里可以通過一般的光電轉(zhuǎn)換電路23如AH)轉(zhuǎn)換得到模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送至識別終端22。
[0031 ]在其他實施例中，該光電轉(zhuǎn)換、以及模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟可由識別終端22執(zhí)行，即識別終端22接收對光纖傳感器21反射的第二光信號采集得到的多個采樣光信號，并將其轉(zhuǎn)換成多個采樣電信號，并將該采樣電信號與預(yù)設(shè)振動信號進行對比分析，若該采樣電信號與預(yù)設(shè)振動信號波形匹配，則直接將該采樣電信號確認(rèn)為光纖振動信號。或者，識別終端獲取與預(yù)設(shè)振動信號匹配的采樣電信號后，分析所述第一采樣電信號在時域和空域的平穩(wěn)特性;對應(yīng)所述采樣電信號不同時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對所述采樣電信號進行檢測;若所述檢測通過，則將所述采樣電信號確認(rèn)為光纖振動信號。
[0032]其中，該識別系統(tǒng)實時采集光纖振動信號，該采集間隔可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，通常，該采集間隔為1ys-1OOys之間，如40ys、1ys、10ys等。識別終端22可實時對光纖振動信號進行處理，或者定時進行信號處理，例如，識別終端22將每1024個振動信號分為一幀{xl，x2....，xl024}，匯集一分鐘的光纖振動信號進行數(shù)據(jù)處理。
[0033]S12:識別終端采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。
[0034]決策樹分類算法又被稱為貪心算法，經(jīng)常采用〃自頂向下、分而治之〃的遞歸方式，它是一種從一組隨機的、混亂的案例中推演出類似分叉樹的表現(xiàn)形式的分類算法，也可以稱為多個判斷規(guī)則。決策樹的頂層節(jié)點被稱為根節(jié)點，是光纖振動信號的輸入節(jié)點，輸出節(jié)點稱為葉子節(jié)點，代表一個分類的識別得到的振源類別；樹上的所有非葉子節(jié)點(內(nèi)部節(jié)點)都代表對一個特征的判斷，其分支就代表判斷的結(jié)果。
[0035]本實施例中，決策樹算法是通過將采集得到的光纖振動信號的特征與決策樹的節(jié)點對應(yīng)的特征模型相對比，對其進行分類。例如，識別終端將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型。
[0036]在一具體應(yīng)用中，識別終端22預(yù)先建立決策樹，決策樹的每個節(jié)點對應(yīng)預(yù)設(shè)有振動信號模型，其中，每振動信號模型存儲有一振源類型對應(yīng)的振動信號的信號特征。自決策樹的根節(jié)點起，將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果進入下一節(jié)點，若下一節(jié)點為葉子節(jié)點，則表示該光纖振動信號的振源類型為該根節(jié)點對應(yīng)的振源類型；若下一節(jié)點為內(nèi)部節(jié)點，則進行繼續(xù)將光纖振源信號與該內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，以此類推，直至到達葉子節(jié)點。
[0037]本實施例中，識別終端采用決策樹分類算法對光線振動信號進行分類，無需人工參與，實現(xiàn)了對光纖振源的智能識別，而且，采用決策樹分類算法可對多個甚至上萬個節(jié)點進行分類，其效果比人工識別更快更準(zhǔn)確，故提高了識別效率和準(zhǔn)確性。另外，由于決策樹結(jié)構(gòu)簡單清楚且易于實現(xiàn)，能夠簡化識別過程。
[0038]請參閱圖3，圖3是本發(fā)明光纖振源識別的方法另一實施例的流程圖。本實施例中，預(yù)先采集光纖傳感器所處的環(huán)境存在的振源類型對應(yīng)的振動信號，并根據(jù)不同振源的信號特征建立對應(yīng)模型。該振源類型可包括觸摸光纜、機械施工、敲擊振源、車輛經(jīng)過、下雨振源、滴水振源等。識別終端預(yù)先建立上述振源類型對應(yīng)的模型，并以上述模型建立決策樹如圖4所示。在一實際應(yīng)該中，該光纖傳感器用于檢測輸油管線周邊的環(huán)境。所述方法包括以下步驟:
[0039]S301:識別終端獲取光纖振動信號。
[0040]如上一實施例所述，在此不做贅述。
[0041]S302:識別終端判斷所述光纖振動信號的最大能量特征是否符合觸摸光纜振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)最大能量模型，若符合，則執(zhí)行S303，否則執(zhí)行S304。
[0042]如上述，本實施例中的光纖振源類型包括觸摸光纜振源。識別終端可預(yù)先采集觸摸光纜時光纖對應(yīng)位置產(chǎn)生的振動信號，分析該振動信號得到，該觸摸光纜振源產(chǎn)生的振動信號的最大能量與其他振源的振動信號存在區(qū)別，故以該觸摸光纜振源產(chǎn)生的振動信號的最大能量建立最大能量模型，并以該最大能量模型判斷是否為觸摸光纜振源。
[0043]例如，預(yù)先測量的觸摸光纜振源產(chǎn)生的振動信號的最大能量，經(jīng)將該最大能量作為觸摸光纖振源所需滿足的最大能量條件。識別終端在獲取到光纖振動信號后，對光纖振動信號進行決策樹的根節(jié)點一最大能量模型的分類，即計算該光纖振動信號的最大能量，并判斷該光纖振動信號的最大能量滿足該最大能量條件，若滿足則為觸摸光纜振源，否則不為觸摸光纜振源。該光纖振動信號的最大能量為該光纖振動信號在設(shè)定時間上能量和，或者為在設(shè)定時間上的最大振幅對應(yīng)的能量。該設(shè)定時間可以為一個波形周期。
[0044]S303:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源。
[0045]如滿足該最大能量模型，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源，并結(jié)束流程。
[0046]S304:識別終端判斷所述光纖振動信號的能量信息熵特征是否符合下雨振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)能量信息熵模型，若符合，則執(zhí)行S305，否則執(zhí)行S306。
[0047]如上述，本實施例中的光纖振源類型包括下雨振源。識別終端可預(yù)先采集下雨時光纖對應(yīng)位置產(chǎn)生的振動信號，以該振動信號的能量信息熵的特征建立能量信息熵模型，并以該能量信息熵模型判斷是否為下雨振源。
[0048]例如，識別終端預(yù)先提取下雨振源產(chǎn)生的振動信號的能量信息熵的特征。在該振動信號未滿足根節(jié)點的最大能量模型時，識別終端繼續(xù)執(zhí)行對應(yīng)內(nèi)容節(jié)點，計算該光纖振動信號的能量信息熵，并判斷該光纖振動信號的能量信息熵是否具有預(yù)設(shè)下雨振源對應(yīng)的能量信息熵特征，若具有則為下雨振源，否則不為下雨振源。該信息熵的求法可參照現(xiàn)有技術(shù)，故在此不做說明。
[0049]S305:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源。
[0050]如滿足該能量信息熵模型，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源，并結(jié)束流程。
[0051]S306:識別終端判斷所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間，若超過，則執(zhí)行S307，否則執(zhí)行S310。
[0052]本實施例中的光纖振源類型剩余未判斷的振源類型可根據(jù)持續(xù)時間的不同分成兩類。故，識別終端可在能量信息熵模型的下一內(nèi)部節(jié)點中建立持續(xù)時間模型。在該振動信號未滿足能量信息熵模型時，識別終端繼續(xù)執(zhí)行對應(yīng)內(nèi)容節(jié)點，所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間，若超過，則進入基頻周期模型的節(jié)點，否則進行信號穩(wěn)定性模型的節(jié)點。其中，該光纖振動信號的持續(xù)時間，即，從檢測到該振源位置的光纖信號為振動信號開始，到檢測到振源位置的光纖信號不為振動信號之間的時間長度，也可以為理解為該光纖振動信號該振源發(fā)生一次振動過程中持續(xù)的時間。該設(shè)定時間可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，本實施例可設(shè)為1-1 O秒之間，例如為I秒，4秒、1秒等。
[0053]S307:識別終端判斷所述光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值，若具有基頻且基頻周期達到設(shè)定穩(wěn)定值，則執(zhí)行S308，否則執(zhí)行S309。
[0054]如上述，本實施例中的長持續(xù)時間振源類型包括機械施工和車輛經(jīng)過振源。識別終端預(yù)先根據(jù)機械施工和車輛經(jīng)過振源各自產(chǎn)生的基頻周期特征建立基頻周期模型為:振動信號具有基頻且基頻周期達到設(shè)定穩(wěn)定值的為機械施工振源，否則為車輛經(jīng)過振源。
[0055]例如，在確定該振源類型為長持續(xù)時間振源類型時，識別終端繼續(xù)執(zhí)行對應(yīng)內(nèi)容節(jié)點，判斷該光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值。其中，該設(shè)定穩(wěn)定值可根據(jù)實際情況調(diào)整，如將多次機械施工的基頻周期的穩(wěn)定值的平均值作為該設(shè)定穩(wěn)定值。
[0056]S308:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源。
[0057]若振動信號具有基頻且基頻周期達到設(shè)定穩(wěn)定值，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源，并結(jié)束流程。
[0058]S309:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源。
[0059]若振動信號不具有基頻或基頻周期沒達到設(shè)定穩(wěn)定值，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源，并結(jié)束流程。其中，該車輛經(jīng)過振源具體可為火車經(jīng)過振源、小車經(jīng)過振源等。
[0060]S310:識別終端獲取所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度，若所述能量穩(wěn)定性程度超過第一程度，則執(zhí)行S311，若所述能量穩(wěn)定性程度低于第二程度，則執(zhí)行S312，其中，所述第一程度高于所述第二程度。
[0061]如上述，本實施例中的脈沖類振源類型至少包括滴水振源和敲擊振源。識別終端預(yù)先根據(jù)滴水振源和敲擊振源各自產(chǎn)生的信號穩(wěn)定性特征建立信號穩(wěn)定性模型。
[0062]例如，在確定該振源類型為脈沖類振源類型時，識別終端繼續(xù)執(zhí)行對應(yīng)內(nèi)容節(jié)點，計算該光纖振動信號的能量穩(wěn)定性，并在判斷該光纖振動信號的能量穩(wěn)定性超過第一程度時，確定為滴水振源;在判斷所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度低于第二程度時，確定為敲擊振源;在判斷所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度不低于第二程度且不超過第一程度時，確定為其他振源類型。其中，該第一程度和第二程度可根據(jù)實際情況調(diào)整，如將多次滴水振源的信號能量穩(wěn)定性的平均值作為該第一程度，將多次敲擊振源的信號能量穩(wěn)定性的平均值作為該第二程度。
[0063]S311:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源。
[0064]若振動信號超過第一程度，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源，并結(jié)束流程。
[0065]S312:識別終端將所述光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源。
[0066]若振動信號低于第二程度，則識別終端執(zhí)行該決策樹的葉子節(jié)點，確定該光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源(也可稱為:敲擊光纜井振源，簡稱:敲井振源)，并結(jié)束流程。
[0067]進一步地，請結(jié)合參閱圖5，為提高光纖安全預(yù)警系統(tǒng)的性能，該方法在上述步驟之后，還可包括以下步驟:
[0068]S313:識別終端確定所述光纖振動信號對應(yīng)的振源類型所屬的通知級別。
[0069]識別終端預(yù)選對不同振源類型設(shè)置不同的通知等級，如根據(jù)不同振源對安全預(yù)警區(qū)域的威脅程度，設(shè)定振源通知的等級由高到底依次為觸摸光纜、機械施工、敲擊、火車經(jīng)過、下雨、滴水，可分別用編號6—I表示，其中6表示通知級別最高，即該類振源對光纖所處環(huán)境的威脅程度最大，I表示對光纖所處環(huán)境威脅程度小。
[0070]識別終端執(zhí)行上述步驟確定好振源類型后，查找到確定的振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)通知類型。
[0071]S314:識別終端按照所述通知級別進行對應(yīng)通知。
[0072]例如，假如所述通知等級最高，則向設(shè)定設(shè)備發(fā)送紅色預(yù)警信息，并可采用聲音預(yù)警方式，通知用戶當(dāng)前檢測情況;假如所述通知等級為最低等級，則向設(shè)定設(shè)備發(fā)送黃色預(yù)警信息。
[0073]由上可知，處理終端識別出與預(yù)設(shè)信號模型的采樣信號才能判斷出其環(huán)境狀況，故對信號的準(zhǔn)確采樣極其重要。本發(fā)明處理終端采用滑窗方式每次采樣時僅滑動小于采樣信號長度的時間距離，使得采樣信號更豐富，相鄰的采樣信號間僅補入一小段新數(shù)據(jù)，容易采集到包含足夠識別所需數(shù)據(jù)的信號，也即容易把可與預(yù)設(shè)信號匹配的信號采集出來，故利于精確識別，提高了識別與預(yù)設(shè)信號模型是否匹配的準(zhǔn)確率，即提高了光纖環(huán)境狀況的識別準(zhǔn)確度。
[0074]參閱圖6，本發(fā)明光纖信號處理裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括:
[0075]獲取模塊61，用于獲取光纖振動信號。
[0076]分類模塊62，用于采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。
[0077]可選的，該分類模塊62具體用于將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型。
[0078]可選地，該分類模塊62包括第一判斷單元，用于判斷所述光纖振動信號的最大能量特征是否符合觸摸光纜振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)最大能量模型;并在符合時，將所述光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源。
[0079]可選地，該分類模塊62包括第二判斷單元，用于在所述最大能量特征不符合所述預(yù)設(shè)最大能量模型時，判斷所述光纖振動信號的能量信息熵特征是否符合下雨振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)能量信息熵模型，并在符合時，將所述光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源。
[0080]可選地，該分類模塊62包括第三判斷單元，用于在所述能量信息熵特征不符合所述預(yù)設(shè)能量信息熵模型時，判斷所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間。
[0081]可選地，該分類模塊62包括第四判斷單元，用于在光纖振動信號的持續(xù)時間超過設(shè)定時間時，對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配。
[0082]具體地，該第四判斷單元具體用于判斷所述光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值;若是，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源;否貝IJ，將所述光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源。
[0083]可選地，該分類模塊62包括第五判斷單元，用于在光纖振動信號的持續(xù)時間不超過設(shè)定時間時，對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配。
[0084]具體地，該第五判斷單元具體用于獲取所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度;若所述能量穩(wěn)定性程度超過第一程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源；若所述能量穩(wěn)定性程度低于第二程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源，其中，所述第一程度高于所述第二程度。
[0085]可選地，所述裝置還包括通知模塊，用于判斷所述光纖振動信號對應(yīng)的振源類型所屬的通知級別；按照所述通知級別進行對應(yīng)通知。
[0086]其中，該識別終端的上述模塊分別用于執(zhí)行上述方法實施例中的相應(yīng)步驟，具體執(zhí)行過程如上方法實施例說明，在此不作贅述。
[0087]參閱圖7，本發(fā)明光纖振源識別裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置70包括處理器71、存儲器72、接收器73及總線74。其中，處理器71、存儲器72、接收器73均可以是一個或多個，圖7中僅以一個為例。
[0088]接收器73用于接收外部設(shè)備發(fā)送的信息。例如，接收光纖信號，如光纖傳感器發(fā)送的光信號、經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后的電信號、或經(jīng)確定為光纖振動產(chǎn)生的信號的光纖振動信號。
[0089]存儲器72用于存儲計算機程序，并向處理器71提供所述計算機程序，且可存儲處理器71處理的數(shù)據(jù)，例如接收器73接收到的光纖信號燈。其中，存儲器72可以包括只讀存儲器、隨機存取存儲器和非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)中的至少一種。
[0090]存儲器72存儲的計算機程序包括如下的元素，可執(zhí)行模塊或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者它們的子集，或者它們的擴展集:
[0091 ]操作指令:包括各種操作指令，用于實現(xiàn)各種操作。
[0092]操作系統(tǒng):包括各種系統(tǒng)程序，用于實現(xiàn)各種基礎(chǔ)業(yè)務(wù)以及處理基于硬件的任務(wù)。
[0093]在本發(fā)明實施例中，處理器71通過調(diào)用存儲器72存儲的操作指令(該操作指令可存儲在操作系統(tǒng)中)，來執(zhí)行下面操作。
[0094]具體，處理器71可執(zhí)行存儲器72中的計算機程序，用于:
[0095]識別終端獲取光纖振動信號；
[0096]采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。
[0097]可選地，處理器71執(zhí)行所述采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類包括:將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型。
[0098]可選地，處理器71執(zhí)行所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟包括:判斷所述光纖振動信號的最大能量特征是否符合觸摸光纜振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)最大能量模型;若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源。
[0099]可選地，處理器71還用于:若所述最大能量特征不符合所述預(yù)設(shè)最大能量模型，則判斷所述光纖振動信號的能量信息熵特征是否符合下雨振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)能量信息熵模型;若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源。
[0100]可選地，處理器71還用于:若所述能量信息熵特征不符合所述預(yù)設(shè)能量信息熵模型，則判斷所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間;若超過，則對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配;否則，對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配。
[0101]可選地，處理器71執(zhí)行所述對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配的步驟包括:判斷所述光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值;若是，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源；否則，將所述光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源。
[0102]可選地，處理器71執(zhí)行所述對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配的步驟包括:獲取所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度;若所述能量穩(wěn)定性程度超過第一程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源;若所述能量穩(wěn)定性程度低于第二程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源，其中，所述第一程度高于所述第二程度。
[0103]可選地，處理器71還用于:判斷所述光纖振動信號對應(yīng)的振源類型所屬的通知級別；按照所述通知級別進行對應(yīng)通知。
[0104]上述處理器71還可以稱為CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。具體的應(yīng)用中，終端的各個組件通過總線74耦合在一起，其中總線74除包括數(shù)據(jù)總線之外，還可以包括電源總線、控制總線和狀態(tài)信號總線等。但是為了清楚說明起見，在圖中將各種總線都標(biāo)為總線74。
[0105]上述本發(fā)明實施方式揭示的方法也可以應(yīng)用于處理器71中，或者由處理器71實現(xiàn)。處理器71可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。在實現(xiàn)過程中，上述方法的各步驟可以通過處理器71中的硬件的集成邏輯電路或者軟件形式的指令完成。上述的處理器71可以是通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫崿F(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。結(jié)合本發(fā)明實施例所公開的方法的步驟可以直接體現(xiàn)為硬件譯碼處理器執(zhí)行完成，或者用譯碼處理器中的硬件及軟件模塊組合執(zhí)行完成。軟件模塊可以位于隨機存儲器，閃存、只讀存儲器，可編程只讀存儲器或者電可擦寫可編程存儲器、寄存器等本領(lǐng)域成熟的存儲介質(zhì)中。該存儲介質(zhì)位于存儲器72，處理器71讀取相應(yīng)存儲器中的信息，結(jié)合其硬件完成上述方法的步驟。
[0106]上述方案中，識別終端采用決策樹分類算法對光線振動信號進行分類，無需人工參與，實現(xiàn)了對光纖振源的智能識別，而且，采用決策樹分類算法可對多個甚至上萬個節(jié)點進行分類，其效果比人工識別更快更準(zhǔn)確，故提高了識別效率和準(zhǔn)確性。另外，由于決策樹結(jié)構(gòu)簡單清楚且易于實現(xiàn)，能夠簡化識別過程。
[0107]在本發(fā)明所提供的幾個實施方式中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法以及裝置，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。
[0108]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施方式方案的目的。
[0109]另外，在本發(fā)明各個實施方式中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。
[0110]上述其他實施方式中的集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(R0M，Read_0nly Memory)、隨機存取存儲器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0111]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光纖振源識別方法，其特征在于，包括: 識別終端獲取光纖振動信號； 采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類的步驟包括: 將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟包括: 判斷所述光纖振動信號的最大能量特征是否符合觸摸光纜振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)最大能量模型； 若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為觸摸光纜振源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟還包括: 若所述最大能量特征不符合所述預(yù)設(shè)最大能量模型，則判斷所述光纖振動信號的能量信息熵特征是否符合下雨振源類型對應(yīng)的預(yù)設(shè)能量信息熵模型； 若符合，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為下雨振源。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述光纖振動信號的特征與對應(yīng)的預(yù)設(shè)特征模型進行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果，繼續(xù)進行與其他預(yù)設(shè)特征模型進行匹配或者將所述光纖振動信號的振源類型確定為與所述預(yù)設(shè)特征模型對應(yīng)的振源類型的步驟還包括: 若所述能量信息熵特征不符合所述預(yù)設(shè)能量信息熵模型，則判斷所述光纖振動信號的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間； 若超過，則對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配； 否則，對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對所述光纖振動信號進行基頻周期模型的匹配的步驟包括: 判斷所述光纖振動信號是否具有基頻且基頻周期是否達到設(shè)定穩(wěn)定值； 若是，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為機械施工振源； 否則，將所述光纖振動信號的振源類型確定為車輛經(jīng)過振源。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對所述光纖振動信號進行信號穩(wěn)定性模型的匹配的步驟包括: 獲取所述光纖振動信號的能量穩(wěn)定性程度； 若所述能量穩(wěn)定性程度超過第一程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為滴水振源； 若所述能量穩(wěn)定性程度低于第二程度，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為敲擊振源，其中，所述第一程度高于所述第二程度。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 確定所述光纖振動信號對應(yīng)的振源類型所屬的通知級別； 按照所述通知級別進行對應(yīng)通知。9.一種光纖振源識別裝置，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于獲取光纖振動信號； 分類模塊，用于采用決策樹分類算法對所述光纖振動信號進行分類，得到所述光纖振動信號的振源類型。10.一種光纖振源識別系統(tǒng)，其特征在于，包括光纖傳感器及識別終端； 所述光纖傳感器用于在一端發(fā)出第一光信號，并從所述一端接收由所述第一光信號反射得到的第二光信號； 所述識別終端用于確定第二光信號對應(yīng)的電信號為光纖振動信號時，對所述光纖振動信號進行振源識別，其中，所述識別終端包括權(quán)利要求9所述的光纖振源識別裝置，以對所述光纖振動信號進行振源識別。
【文檔編號】G01H9/00GK105841793SQ201610236052
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】魏嘉, 劉博宇, 聶鑫, 魏照, 宋善德, 劉本剛
【申請人】深圳艾瑞斯通技術(shù)有限公司