基于光纤水声传感器对内河航道流量进行监测的实现方法

摘要

本发明涉及传感领域，尤其涉及光纤水声传感器的应用领域。所要解决的技术问题在于弥补现有技术的空白，提供一种基于光纤水声传感器对内河航道流量进行监测的实现方法，解决内河航道流量较大时，特别是多艘船只同时通过时的船只计数难题。所述方法使用若干光纤水声传感器组成阵列，垂直于被测道布放在河床上，然后对所述光纤水声传感器组成的阵列所采集的信号以能量阈值结合强线谱时频变化的分析方法进行分析处理，从而实现对河道内通航的船只的计数。本发明具有如下优点：低耦合、低成本、监测范围广、抗干扰能力强、不需要人为辅助等特点，适合解决内河航运流量较大时，特别是多艘船只同时通过时的船只流量统计问题。

主权项

基于光纤水声传感器对内河航道流量进行监测的实现方法，其特征在于：所述方法使用若干光纤水声传感器组成阵列，垂直于被测道布放在河床上，每条阵列的传感器个数应大于等于测河道航道最大并行通航数；所述光纤水声传感器组成的阵列用于实时采集船只信号，阵列通过通信光缆与基站内的端机连接；所述端机包括光电转换模块、信号采集卡、信号处理模块；所述光电转换模块将接收到的光信号变为电信号后，由信号采集卡进行采集，并由信号处理模块进行信号解调；最后，端机将解调好的信号通过网口发送给计算机，所述计算机通过对接收到的信号数据以能量阈值结合强线谱时频变化的分析方法进行分析处理，从而实现对河道内通航的船只的计数：所述以能量阈值结合强线谱时频变化的分析方法包括以下步骤：步骤一：端机每次读取当前时刻之前一段时间内的光纤水声传感器阵列采集到的声压数据，将信号解调好后传输给计算机；步骤二：计算机接收解调好的信号，分解成各个传感器接收到的数据，并分别对每个传感器的数据进行预处理，然后进行加窗短时傅里叶变换，得到功率谱估计，算出频带声压级，得到超过能量阈值的声压级峰值点，即为船只的螺旋桨部位经过该光纤传感器的时刻；步骤三：计算机提取出这些时刻点附近的强线谱时频特征；然后对这些时刻点不同传感器得到的强线谱时频特征的相似程度进行比较，若相似度符合设定的认定条件，则程序认定多个传感器检测到同一艘船；对船只数量加一并将数量结果显示在人机交互界面上；若相似度不符合设定的认定条件，则维持原船只计数数量不变；步骤四：保存数据，重复步骤一。