不同地质条件下振动信号特征识别研究

黄安贻，唐异平

(武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070)

地下油气输送管道、通信电缆等设备不易监管，偷盗损害现象时有发生。现有的报警方法多采用红外、图像、激光和光纤等传感器[1-5]，这些方案具有铺设成本高，覆盖范围小等缺点。因此，地下空间的防盗报警多采用振动信号识别的方法。韩卫洁[6]从时域、频域和时频域方面对振动源目标的振动信号进行分析，实现了振动信号的识别。陈亚亚[7]对小波包去噪后的信号进行过零分析并提取去噪后信号的各项时域和频域参数指标;同时提取各IMF(intrinsic mode functions)分量的能量指标,将这些特征参数进行组合构造特征向量,利用支持向量机实现了对振动信号的准确识别。常用的识别振动信号的方法还有如傅里叶变换、短时傅里叶变换、HHT(Hilbert-Huang Transform)等[8-9]。但在实际应用过程中，管线跨越地理范围广，经常需要穿越不同种类的地质，而现有研究多针对单一地质，并没有考虑到多种地质的情况。针对这种情况，笔者展开了关于不同地质环境下的振动信号特征识别方法的研究，如泥地、沙地、公路等。对不同地质不同行为的振动信号采集分析，通过小波阈值去噪后使用EMD(empirical mode decomposition)并利用相关性分析得到特征波形。再利用能量过零算法计算特征波形的能量及过零率，使用Hilbert变换建立波形边际能量谱，通过多次实验统计并最终建立专家数据库,并提出一种二次判断方法去维护和建立统一的专家数据库，实现自适应功能，实现振动信号的有效识别。……