传统的油气管线的监控技术存在成本高、易受环境影响、探测距离短、无法实现长距离分布式监控等劣势。光纤传感器因其具有抗电磁干扰、耐恶劣环境、等优势在安防、军事、管线防护等领域具有广泛的应用前景。其中,基于相位敏感光时域反射计(Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Φ-OTDR)原理的分布式光纤振动传感系统具有结构简单、定位精度高、单个分布式传感系统可监测数十至数百公里的距离等优势,已在油气管道、输电线等线路防护领域引起了极大的关注。本文针对Φ-OTDR分布式光纤振动传感系统在油气管线监控领域的扰动定位和扰动事件分类识别等问题进行理论与实验研究。本文主要完成的工作如下:(1)介绍Φ-OTDR的基本原理及基于3ⅹ3解调技术的分布式光纤传感系统的光学系统结构和解调算法,对系统具有线性的幅频响应特性设计实验验证,实验研究结果表明系统可实现对振动信号的无失真测量;利用小波阈值去噪算法和滑动平均算法实现振动信号的降噪处理,提高系统的信噪比。(2)提出振动信号自动定位方法,实现了高分辨率的自动定位,为入侵信号自动定位预警奠定了基础;实现分布式光纤振动传感系统对埋地光缆的断点定位,从而验证了分布式光纤振动传感系统在线路防护领域应用的可行性和优越性。(3)利用分布式振动传感系统实地采集布设在油气管道旁边的光缆感知的四种信号,包括铲土、刨土、过车和噪声信号,进而对四种信号分别提取小波包能量频带分布特征、持续时间特征、过电平率特征和包络方差特征,并将提取的各种信号特征组成复合特征向量,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法实现对四种信号的分类识别,最后通过对多组核参数和惩罚因子的组合试验,最终确定的参数可以使SVM多分类器达到98.13%的正确识别率。(4)实现分布式光纤振动传感系统软件,设计对信号进行特征提取和分类识别的信号处理流程,并设计人机交互界面。本论文验证了分布式光纤传感系统的传感信号准确性,并对信号进行了一系列降噪处理,针对油气管道入侵信号预警提出了入侵信号自动定位算法,并利用SVM多分类器实现了对入侵信号的识别,完成了预警软件开发和界面设计,推进了分布式光纤传感系统在油气管道预警领域的应用进程。