基于多地震波传感器数据融合的管道安全监测预警系统.pdf

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1、第3O卷第3期石油学报Vo1．3ONO．32009年5月ACTAPETRoLEISINICAMay2009文章编号：0253—2697(2009)03—0465—04基于多地震波传感器数据融合的管道安全监测预警系统孙洁娣靳世久孙健(1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072；2．燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004)摘要：采用数据融合方法研究了基于多地震波传感器的管道安全监测预警系统中目标特征提取及识别问题。用多个传感器及处理模块采集管道周围目标产生的震动信号，采用经验模态分解方法对地面震动信号进行处理，提

2、取分解结果的归一化峭度，将其作为特征向量；利用主要频率区间的特征向量进行单一传感器的目标识别。由于监测系统由多个单独传感器采集模块组成，为了提高目标的识别率，采用D—s证据理论对识别结果进行了数据融合，得到最终识别结果。利用该方法对实验采集数据进行处理，验证了文中提出的方法。关键词：管道安全监测；预警系统；目标识别；经验模态分解；地震波传感器；数据融合方法；特征向量；地震信号中图分类号：TE88文献标识码：AMonitoringandpre—warningsystemforsecurityofpipelinesbasedondatafu

3、sionofmulti-seismicsensorsSUNJiedi’jINShijiuSUNJian(1．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstrument，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．DepartmentofInformationScienceandEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Amethodforextract

4、ionoftargetfeaturesinthepipelinesecuritymonitoringandpre-warningsystembasedonmulti—seis—micsensorswasstudiedwithdatafusiontoimproverecognitionrate．ManysensorsandprocessingmoduleswereusedtOacquiretheseismicsignalsgeneratedbythegroundtargets．Thenon—stationarysignalanalysis

5、methodbasedonempiricalmodedecompositionwasusedtoprocesstheseismicsignals．Thenormalizedkurtosisextractedfromthedecomposedresultswascomposedofthefeaturevectors．Thedecisionofsinglesensorwasmadeofthemajornormalizedkurtosisinthemaindecomposedfrequencybands．TheD—Sevidencereaso

6、ningwasusedtOfusetheseindividualrecognitionresultsforimprovingrecognitionrate，andthefinaldecisionwasob—tained．Theexperimentdatawereacquiredandanalyzed．Theanalysisresultsverifiedthevalidityofthenewmethod．Keywords：pipelinesecuritymonitoring；pre—warningsystem；targetrecognit

7、ion；empiricalmodedecomposition；seismicsensor；datafusionmethod；featurevector；seismicsignal近年来我国的输油管网受到以盗窃为主的严重1监测原理及信号处理流程破坏。据统计，近10年来油气长输管道发生的事故目标活动产生地震信号。研究表明，当震源位于95％以上是由于人为侵入造成的l1。]。常规的泄漏检地表时，瑞利波由于具有能量较强、在自由表面传播距测技术及已有的装置一般只能在事后发现漏油或进行离较远等特性，很适合地面运动目标探测与识别[4]。报警，因此在管道

8、安全受到威胁或者正被破坏而尚未图1为本课题组研究开发的管道安全监测预警系统的造成损失时就及时发现入侵行为是急待解决的问题。原理示意图。为此本课题组研究并设计了一种新型的基于多地震波传感器的管道安全监测预警系