基于大数据的光纤扰动检测与损耗预测研究

发布时间：2024-06-12 02:04

　　近年来,随着社会快速的发展,分布式光纤传感技术因其长距离连续实时检测的优点已广泛应用于桥梁隧道、输油气管道、铁路运行等的安全健康监测和周界安防的实时入侵监控等方面。在光纤的监测和监控过程中,源源不断而来的数据积累成了海量的光功率数据。为了充分利用海量历史光功率数据,可以应用大数据技术来给光纤检测提供有价值的信息。本论文以实际项目为背景,以实时检测为目的,基于光纤大数据对实时检测光纤事件和预测光纤损耗进行了研究。论文主要内容如下:(1)根据大数据与深度学习之间的关系,通过深度学习中的DBN模型对光功率数据进行分类。将光功率数据划分为了4个类别,分别是正常、应力、断点和扰动。随机抽取不同类型的光功率数据构成训练集与测试集,通过训练集训练DBN模型,再利用训练好的DBN模型对测试集进行分类,并将分类结果与实际的类别标签相对照,得出DBN模型的分类准确率。(2)根据小波变换具有奇异性检测和对非平稳信号处理的特点,利用小波变换进行光纤事件的定位。对于应力和断点,属于静态事件,通过bior3.5离散小波对光纤数据进行6层分解,重构第6层近似部分,并对重构后的数据进行空间域差分,设置阈值进行定位;对...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1光纤中的散射光光谱

[58]散射，其光谱如下图所示。图2.1光纤中的散射光光谱拉曼散射和布里渊散射属于非弹性散射，如图2.1所示，它们的散射光和入射光之间都会发生一定程度的频移，并且，与拉曼散射相比，布里渊散射的强度要高一个数量级。另外，由于散射光的能量会在作用的过程中发生变化，从而形成了具有....

图2.2后向瑞利散射光产生原理图

瑞利散射光会沿不同的方向进行传播，其中，在光纤的轴向方向上向后进行传播的散射光叫做后向瑞利散射光，如图2.2所示。图2.2后向瑞利散射光产生原理图光脉冲信号从光纤的一端（入射端）入射后，在光纤中任意一点产生的后向瑞利散射光通过向后传播最终都会返回到入射端，因而可以在光纤的入....

图2.3OTDR原理框图

图2.2后向瑞利散射光产生原理图光脉冲信号从光纤的一端（入射端）入射后，在光纤中任意一点产生的后向光通过向后传播最终都会返回到入射端，因而可以在光纤的入射端对光纤线向瑞利散射光功率进行检测。由于入射光功率越大，相应的后向瑞利散射光大，所以，通过对后向瑞利散射光信号的光功率进行检....

图2.4φ-OTDR系统结构图

第二章光纤传感技术与光纤系统11图2.4φ-OTDR系统结构图为了方便对φ-OTDR干涉原理的推导，如图2.5所示，假设可以将一个光脉冲信号看作是无数个小的正弦信号，其中，A点是一个正弦信号的起始点，B点是另一个正弦信号的起始点，这两个正弦信号相差的时间间隔为....

本文编号：3993057