引用本文:

唐超,林靖凯,欧阳竑,等. 基于Φ-OTDR的智能识别技术研究[J]. 光通信技术,2022,46(3):8-12.

基于Φ-OTDR的智能识别技术研究

唐 超1,林靖凯2,欧阳竑1*,王 侠1,李沼云1

(1.中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004;2.中国人民解放军国防科技大学,长沙 410073)

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摘要:相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)已广泛应用在防入侵检测、建筑结构的裂缝健康检测和管道检测,但其准确性和抗噪性能还需要提高。提出了一种基于Φ-OTDR的智能识别系统,该系统采用神经网络算法进行智能识别,并对振动强度进行识别概率化处理。实验结果表明:提出的系统能够准确识别并定位入侵行为,定位精度达到5 m以内。

关键词:相位敏感光时域反射计;入侵检测;特征提取

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)03-0008-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.03.002

0 引言

  相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)是利用光在光纤中传播产生的瑞利散射效应[1](后向瑞利散射的光会携带光纤沿线的扰动信息,并沿光纤传回光纤注入端)采集并分析后向瑞利散射光即可得到光纤上的形变信息[2]。Φ-OTDR系统具有全尺度连续性、超长距离和高灵敏度[3-4]等优点,已被广泛应用在多种检测领域对特定振动信号进行实时定位、识别,这对构建多传感器融合的分布式监测系统有重要参考价值。Φ-OTDR技术虽然已经逐渐成熟,但在周界安防领域中Φ-OTDR系统的实时性[5]、误报率与漏报率[6]依然面临一些问题和挑战,成为制约其工程应用推广的瓶颈。随着各种机器学习算法的兴起及应用,一些算法可以自发地从大量采集数据中总结出规则,并自适应地调整与优化自身的参数,在短时间内达到较高的事件识别准确性。但仅仅通过从振动信号中提取包括短时能量比、短时水平穿越率、振动持续时间及功率谱能量比在内的时域、频域信号[7],然后进行简单的参数筛选式分类并不能提高系统的准确性与抗噪性。因此,本文采用神经网络算法搭建一种基于Φ-OTDR的智能识别系统。

5 结束语

  本文提出了一种基于Φ-OTDR的智能识别系统,该系统采用神经网络算法模型,通过对振动强度进行识别概率化后能准确识别出入侵行为并定位。搭建了测试系统进行试验,该系统5 m内的定位精度能够满足测试要求。模拟大风测试结果表明,基于Φ-OTDR的智能识别系统能适应各种极端天气,不存在漏报和误报情况。本文的研究对Φ-OTDR系统识别特定振动源提供了有价值的参考。