光纤围栏入侵监测系统设计与优化

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houyangpeng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
周界安防监测系统可实现对攀爬、翻越、挖掘等第三方入侵事件的安全监测。基于光纤传感技术的光纤围栏入侵监测系统具有成本低、耐腐蚀、测量距离长等优点,广泛应用于航空航天、轨道交通、电力输送等工业领域,成为新型智能安防技术的研究热点。基于萨格奈克干涉效应的光纤振动传感系统,作为光纤传感技术的典型代表,具有信号还原准确率高、频率响应范围大、灵敏度高等优点。然而,随着光纤传感距离的不断增加,受环境干扰与系统噪声等因素的影响,系统检测到的信号中存在大量非入侵信号,导致系统存在较高的误报率,制约了萨格奈克干涉光纤振动传感系统的进一步发展。本文提出了一种基于模式识别理论的萨格奈克干涉光纤振动传感方案,首先基于梅尔倒谱系数法法进行信号去噪,再利用总体平均经验模态分解算法提取特征向量,最后利用支持向量机对特征向量开展分类处理,进而可从系统检测信号中实现非入侵信号的快速分离。上述方案可以准确对振动事件进行识别,降低系统误报率,便于系统对入侵事件做出准确和实时的安全预警。本文的研究工作主要包括以下几点:(1)研究了基于萨格奈克干涉效应的光纤振动传感机理,设计了多路环形萨格奈克干涉光纤围栏入侵监测系统,并对系统器件参数进行了选型分析。(2)分别利用短时平均能量法、短时过零率法与梅尔倒谱系数法三种端点检测方法进行环境噪声信号与有效振动信号的分离去噪。随后选取振动信号能量值为特征值,分别利用小波分解、经验模态分解与总体平均经验模态分解三种特征向量提取方法实现工具敲击、人员行走等典型事件的特征提取。(3)搭建支持向量机多分类模型,选取高斯核函数实现特征向量到多维特征空间的映射,通过对支持向量机软间隔的训练得到惩罚因子最优解,引入K-折交叉验证防止样本出现过拟合,最后通过性能度量对支持向量机分类模型的性能进行评估。(4)基于MFC编译环境开发了光纤围栏入侵监测系统软件,实现了振动感知、界面显示与事件分类等系统功能,并完成了工程样机的搭建与调试。实验结果与系统测试表明,基于模式识别方法的萨格奈克干涉光纤振动传感系统,可对光纤围栏区域内的振动信号进行有效监测,并可实现89.83%的振动事件分类准确率,从而降低了系统误报率,为实际环境下光纤围栏入侵监测系统的安防预警提供了一种新的解决方案。
其他文献
近几年选煤厂的智能化改造正在如火如荼的进行着,重介质分选过程作为煤炭洗选加工过程中极为重要的一个环节,由自动分流、自动补水、自动加介、桶位平衡、密度智能设定等各个环节自动化的实现,使得重介质分选自动控制得到较大发展。在实际生产过程中由于原煤煤质的改变和波动以及在线灰分仪本身存在的测量误差,使得灰分闭环控制环节(密度智能设定)的调节速度以及调节准确性仍需提高。根据选煤厂实际生产情况的调研和分析,重介
糖尿病视网膜病变是糖尿病最为常见的一种并发症,也是目前造成人类失明的主要病症之一。由于这是一种不可逆的眼部疾病,患者需要及时地、定期地进行视网膜检查,避免病情恶化最终导致失明。然而随着糖尿病视网膜病变患者数量的不断增加,目前所采用的完全依靠眼科医生手工分割患者眼底生物标志物再以此进行病变分级的诊断模式已经变得无法应对,特别是在医疗资源紧缺、医疗水平不足以及医患比例严重失衡的地区。因此本文设计并实现
脑胶质瘤是来源于神经系统胶质细胞和神经元细胞肿瘤的统称,是由于大脑和脊髓胶质细胞癌变所产生的、最常见的原发性颅脑肿瘤,占颅内肿瘤的35.26%~60.96%。脑胶质瘤难以治疗且容易复发,患者死亡率也较高。利用多模态的核磁共振影像可以有效的发现胶质瘤病灶区域,但是这同时会生成大量的MRI序列图像,使得人工分割脑胶质瘤区域的效率非常低。基于MRI的脑胶质瘤分割有助于医生对医学图像进行定量的分析。同时,
精神分裂症是一种常见的脑部疾病,发病率高,给患者和社会带来极大的影响。目前功能磁共振成像技术已经越来越多的应用到精神分裂症的诊断治疗上,研究人员通过分析大脑活动的异常情况,发现大脑在功能上出现一些改变的情况。另一方面,对于精神分裂症实际诊断和治疗来说,需要进行诊断的患者为数众多,导致相关的临床医生有着极大的工作量,这样有可能导致诊断的效率不足甚至出现漏诊误诊的情况。因此,不管是对精神分裂症患者进行
我国的能源结构主要是以多煤少气为主。山西省晋城无烟煤储量丰富但其渗透性较差,严重制约了煤层气的开发利用。渗透率的好坏主要取决于煤岩的孔裂隙结构。由于煤岩在开采过程中,受地质特征、埋深、多场耦合等因素影响,煤层结构发生了变化,致使煤岩内部微细观孔裂隙结构改变;其中微孔隙主要用于煤层气的储藏,而大孔隙、微裂隙、裂隙是煤层气运移通道。研究煤层结构的空间发育、连通性及分布特性,提高渗透性是煤层气高效开采的
本文采用机器学习方法研究统计物理模型的相变,其中主要使用主成分分析Principal Component Analysis算法及其变种核主成分分析Kernel Principal Component Analysis和扩散映射Diifusion-Map三种算法等降维算法和聚类指标Calinski-Harabaz指标来寻找物理模型的相变点。首先使用降维算法对有着庞大维度的物理模型数据进行降维,之后使
在采矿作业中,煤矿运输安全是煤矿安全生产的重要保障。带式输送机由于其具有运输量大、稳定性高、便于安装与维护等特性,被广泛的应用于煤矿物料运输中,是煤矿开采与分选的重要连接设备。输送带是整个带式输送机的最重要组成部分,在煤矿运输进程中,原煤中掺杂的煤矸石与用于固定巷道的金属锚杆以及在煤矿生产中的其他坚硬的杂质可能会划伤甚至撕裂输送带。通过对比输送带发生损伤的事故案例中发现,纵向撕裂是最为常见的输送带
猪瘟(Classical Swine Fever,CSF),由猪瘟病毒(Classical Swine Fever Virus,CSFV)引起的一种高度传染性疾病,对畜牧业有极大影响。CSFV E2抗体是猪CSFV感染保护免疫应答的主要靶点,所以对CSFV E2的检测可作为诊断的可靠健康指标,然而一般检测方法对时间、体力以及金钱的消耗都很大,所以检测CSFV E2需要一种灵敏、简便且廉价的方法。近
基于布里渊散射的分布式光纤传感作为获取应变和温度信息的有效手段,对加快光纤结构健康监测神经网络建设、推动社会经济发展具有重要意义。传统的布里渊传感系统仅适用于静态参量测量,为了满足现代社会各领域对动态参量实时监测的需求,多种改进的新技术被提出。其中斜坡辅助技术由于装置简单,适应性强,可有效提高系统采样率的优点得到了广泛关注。然而,动态应变信息是从布里渊增益谱(Brillouin Gain Spec
糖尿病视网膜病变是由糖尿病引起的并发症,其病变特征按照国际分类标准可以分为0-4级,0级为完全健康的视网膜,1-4级按照其严重程度可以分为增殖性和非增殖性视网膜病变。糖尿病视网膜病变传统的评级方式为使用机器拍照之后进行人工评级,机器拍照方式包括荧光素血管造影和光学相干断层摄影术,但人工评级对人工的高度依赖会导致医疗资源的浪费,以及带来一系列误诊漏诊现象。所以随着深度学习的兴起,有学者将深度学习应用