【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道光纤预警，尤其涉及一种基于分布式光纤的振源横向距离确定方法和装置。
技术介绍
1、分布式光纤测振技术利用与油气管道同沟敷设的通信光缆作为振动传感与信号传输元件，具有长距离、实时性、抗电磁等优点，已经在油气管道安全监测领域得到了成功应用。由于系统振动探测的高灵敏性，在一些情况下距离管道横向百米远的振动信号也能被探测到，并触发系统报警，但距离管道横向百米远的振动信号对油气管道并不存在威胁。因此，对发生于离管道较近位置具有破坏性的外界激励有效报警，同时减少对离管道位置较远的非破坏性激励振动的报警率，是提升系统运行效果的关键。
2、专利cn103954349b一种分布式光纤振动传感系统的侧向定位方法，通过振动波到达光纤不同位置的时延差，以及振动信号在土壤中的传播速度，来推算激励源距离光纤的距离，但没有提供获取振动波速信息的方法。专利cn 103954349 b一种分布式光纤振动传感系统的侧向定位方法。该方法是最基本的定位原理，但是需要知道准确的振动波在土壤中的传播速度，但是不同的土壤（土质，含水量等）中振动波传感速度不同。专利cn103292889 b一种分布式光纤振动传感器振源定位方法。该方法数据量很大，对实时处理要求较高。专利cn114046867b基于分布式光纤振动传感系统的振动源横向距离估测方法和专利cn113984182b一种油气管线分布式横向振源距离定位方法也均是基于时延差模型对振源横向距离进行定位，但地面振动源在地下传播过程中，通过多层混合土壤介质、水泥或金属管道、空气等多种介质传播到光缆，振
3、因此，面对非均质复杂地下结构的埋设条件，基于dvs信号的地面振动源横向定位是一个具有挑战性的难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种基于分布式光纤的振源横向距离确定方法和装置，用以解决现有技术中在非均质复杂地下结构的埋设条件下，如何提高振动源横向定位效率和准确性的技术问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，包括：
3、基于分布式光纤获取振动原始信号，并提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集；
4、分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，并得到高频能量值与低频能量值的比值特征；
5、基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据所述比值特征，确定振源横向距离。
6、在一种可能的实现方式中，所述提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集，包括：
7、对原始信号分别进行带通滤波，得到滤波结果；
8、对所述滤波结果以空间序列进行拼接，得到低频信号瀑布图和高频信号瀑布图。
9、在一种可能的实现方式中，所述分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，包括：
10、分别对所述高频信号集和所述低频信号集进行标准化处理，得到目标高频信号瀑布图和目标低频信号瀑布图；
11、分别提取目标高频信号瀑布图和目标低频信号瀑布图的前景图像，得到高频前景图像和低频前景图像；
12、基于所述高频前景图像，计算高频时域能量瀑布图；以及根据所述低频前景图像，计算低频时域能量瀑布图；
13、根据高频时域能量瀑布图，确定各次独立激励的高频信号图块区域；以及根据低频时域能量瀑布图，确定各次独立激励的低频信号图块区域；
14、根据高频信号图块区域的总量确定高频信号集的能量值，以及根据低频信号图块区域的总量确定低频信号集的能量值。
15、在一种可能的实现方式中，所述分别提取目标高频信号瀑布图和目标低频信号瀑布图的前景图像，包括：
16、采用预设otsu算法，根据目标高频信号瀑布图中的像素与像素阈值的大小关系，提取目标高频信号瀑布图的前景图像；
17、采用预设otsu算法，根据目标低频信号瀑布图中的像素与像素阈值的大小关系，提取目标低频信号瀑布图的前景图像。
18、在一种可能的实现方式中，所述根据高频时域能量瀑布图，确定各次独立激励的高频信号图块区域，包括：
19、采用连通域分割法，逐行扫描所述高频时域能量瀑布图，并获得标记团；
20、根据标记团，确定各次独立激励的高频信号图块区域。
21、在一种可能的实现方式中，所述基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据所述比值特征，确定振源横向距离，包括：
22、获取不同已知横向距离的机械激励振动信号，并分别计算高频能量区域和低频能量区域，得到高低频能量比值特征；
23、基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据已知横向距离及其对应的高低频能量比值特征，构建训练集；
24、采用所述训练集训练横向距离计算模型，得到训练完备的横向距离计算模型；
25、将实时获取的高低频能量比值特征输入至训练完备的横向距离计算模型中，得到振源横向距离。
26、在一种可能的实现方式中，所述横向距离计算模型为神经网络模型。
27、第二方面，本专利技术还提供一种基于分布式光纤的振源横向距离确定装置，包括：
28、信号获取模块，用于基于分布式光纤获取振动原始信号，并提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集；
29、比值特征确定模块，用于分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，并得到高频能量值与低频能量值的比值特征；
30、横向距离确定模块，用于基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据所述比值特征，确定振源横向距离。
31、第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；
32、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
33、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法中的步骤。
34、第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法中的步骤。
35、本专利技术的有益效果是：首先基于分布式光纤获取振动原始信号，并提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集；随后分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，并得到高频能量值与低频能量值的比值特征，通过比值特征进行分析，能够有效滤除噪声和无关信号，提高信号处理的可靠性；最后基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据所述比值特征，确定振源横向距离。本专利技术利用高低频信号的衰减特性，能够准确地确定振源的横向距离，实现高精度的振动源定位，从而有效地减少非均质复杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集，包括：
3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，包括：
4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述分别提取目标高频信号瀑布图和目标低频信号瀑布图的前景图像，包括：
5.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述根据高频时域能量瀑布图，确定各次独立激励的高频信号图块区域，包括：
6.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述基于不同距离振动源对高低频震动的衰减过滤的影响程度不同，根据所述比值特征，确定振源横向距离，包括：
7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述横向距离计算模型为神经网络模型。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述提取所述振动原始信号的高频信号集和低频信号集，包括：
3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述分别计算高频信号集的能量值以及低频信号集的能量值，包括：
4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述分别提取目标高频信号瀑布图和目标低频信号瀑布图的前景图像，包括：
5.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的振源横向距离确定方法，其特征在于，所述根据高频时域能量瀑布图，确定各次独立激励的高频信号图块区域，包括：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杨玥，钱磊，董雷，康谊广，刘振国，
申请(专利权)人：武汉理工光科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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