光纤振动传感仪模式识别技术的研究

王敏， 郑坚涛， 周腾

(广州供电局有限公司，广东 广州 510620)

0 引言

城市改造步伐不断加快，地埋电力电缆正向高密度，大长度发展。地铁、高架等工程全面展开，浅埋在城市道路两旁的电力管线，易遭各种外力破坏，给生命财产和社会经济带来巨大威胁。传统监测系统无法对入侵事件类型进行准确的分析判断，系统误报率居高不下，对地埋管廊防外力入侵带来了巨大挑战[1-3]。

本文应用基于M-Z光纤干涉原理的光纤振动传感仪，检测地埋电力管廊沿途的异常振动信号，采用相干光拍频技术，利用振动识别算法，采集、处理相关异常信号，对信号的时域、频域图谱进行研究，提取特征信号值，建立入侵事件识别模型，利用机器学习方法，提升光纤振动传感仪对物理振动入侵行为的识别能力[4-5]。

1 光纤振动传感仪的组成和原理

光纤振动传感仪利用电缆沿线同沟敷设的光缆中的3根单模光纤作为光纤振动传感仪的传感器[9]，其中光纤1和光纤2用于测试光纤振动信号，光纤3用于信号的传输。当外界发生振动时，会引起光纤纤芯折射率和长度的变化，从而引起光纤中相位发生变化。通过对入侵事件振动信号的采集、处理，提取特征参数，建立振动事件数据库，实现光纤振动传感仪对物理振动入侵行为的模式识别。原理如图1所示。

图1 光纤振动传感仪原理图

激光源发出两束光，当两束光在传输过程中受到外部冲击力或振动，振动点的光纤的折射率发生改变，引起光波相位的改变。……