基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法及装置

技术领域

本发明涉及光纤振动传感领域，具体地涉及一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法及装置。

背景技术

在长输油气管线的运营过程中，第三方破坏如管道上方的施工作业或打孔盗油盗气等是危及油气管网安全平稳运行的重要危险因素，一直是困扰石油企业的难题。因此，需要稳定可靠的安全监测系统对管道上方的第三方破坏进行及时的预警和定位，这对于油气管道的安全运营有着重要意义。

现有技术中，安全监测系统的监测距离一般达几十甚至几百公里，可探测到众多振动信号；而由于光纤振动传感系统感知振动信号的灵敏性，将会有大量距离管道垂直方向几十米甚至上百米的施工作业信号被感知并被识别为有效的振动信号。若对每一条振动信号进行报警输出，这会给管道维护增加大量非必要的工作量，降低预警的准确性。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法及装置，以解决上述背景技术中提及的预警准确性不高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法，光纤振动传感系统包括：若干个沿油气管道沿线敷设的用于检测振动信号的光纤监测单元，方法包括：

基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号；

对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合；

对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级；

判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，所述报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

根据第一方面所述的方法可知，基于光纤振动传感系统高灵敏度的特征，采集油气管道沿线的振动信号，通过分析振动信号集合，先判断是否存在机械挖掘激励；若确定存在机械挖掘激励后，再结合振动信号集合与确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号进行分析以对各个机械挖掘激励的危险等级进行评估判断，减少了不必要的报警，即减少了报警的误报率，优化了预警结果，从而提高了预警的准确性。

可选的，对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合，包括：

对采集到的各个振动信号分别进行低通滤波，将滤波后的低频振动信号形成低频振动信号集合；

将低频振动信号集合中的各个低频振动信号按照空间顺序排列成矩阵，获得低频振动信号时间空间瀑布图，其中，所述低频振动信号时间空间瀑布图的横坐标用于表示光纤监测单元的空间序列，所述低频振动信号时间空间瀑布图的纵坐标用于表示时间序列。

可选的，对振动信号集合进行分析，包括：

基于所述低频振动信号时间空间瀑布图，查找并标记低频振动信号幅值超过激励阈值对应的光纤监测单元，其中，将低频振动信号幅值超过激励阈值的光纤监测单元标记为1；将低频振动信号幅值未超过激励阈值的光纤监测单元标记为0；

基于低频振动信号时间空间瀑布图中标记为1的标记符号进行连通域划分，获得若干个连通域，其中，每个连通域表示一次外界激励；

统计每个连通域对应的形态学特征参数，其中，形态学特征参数包括：空间影响范围参数、时间影响范围参数和图块底部数据点二次拟合系数参数。

可选的，判断是否存在至少一个机械挖掘激励，包括：

分别判断每个连通域对应的空间影响范围参数是否位于第一阈值范围之内、时间影响范围参数是否位于第二阈值范围之内以及图块底部数据点二次拟合系数参数是否位于第三阈值范围之内；

若三者的判断结果均为是，则将该连通域表示的外界激励确定为机械挖掘激励；若三者的判断结果至少有一个为否，则排除该连通域表示的外界激励为机械挖掘激励。

可选的，对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，还包括：

对采集到的各个振动信号分别进行高频滤波，将滤波后的高频振动信号形成高频振动信号集合。

可选的，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级，包括：

对各个确定存在机械挖掘激励的振动信号进行快速傅里叶变换，获得对应的频谱振动信号；

将各个频谱振动信号与对应的高频振动信号分别相累加，获得各个光纤监测单元对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图；

基于所述高频振动信号时间空间瀑布图，按照从高到低的危险等级设置n个危险等级，其中，每个危险等级对应不同的危险等级阈值，n为大于0的整数；

判断每个光纤监测单元对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图中是否存在M个数据点分别对应的响应值均超过n个危险等级阈值中的一个危险等级阈值且M大于等于该危险等级阈值预设的预设数据点个数，若判断结果为是，则将本次机械挖掘激励确定为与满足判断条件的危险等级阈值相匹配的危险等级，其中，M为大于0的整数。

可选的，判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，包括：

判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数，若是，根据油气管道测绘对应的绝对坐标以及每个光纤监测单元对应的相对坐标确定报警位置信息；以及

根据各个机械挖掘激励对应的危险等级的均值确定报警危险等级。

可选的，方法还包括：

将报警信息推送至至少一个移动智能终端。

第二方面，本申请实施例提供一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断装置，装置包括：获得模块，用于基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号；

滤波处理模块，用于对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合；

分析处理模块，用于对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级；

判断报警模块，用于判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与一个或多个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述一个或多个处理器执行的指令，所述一个或多个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现如第一方面所述的基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序代码，指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述的基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过对采集到的振动信号进行滤波处理，获得低频振动信号集合和高频振动信号集合，通过先对低频振动信号集合进行分析，可以先确定出机械挖掘激励，排除非机械挖掘激励，从而优化了预警信号，减少了不必要的信号报警的情况；在确定存在机械挖掘激励后，分析振动信号中高频振动信号及确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱信号，从而对机械挖掘激励的危险等级进行评估判断，使得相关人员对危险等级更清楚明白，优化了预警结果，从而提高了预警的准确性。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的一种电子设备的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式提供的一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法的流程示意图；

图3为本发明一种实施方式提供的位于光纤监测单元正上方的机械挖掘激励测试信号的示例性时间空间瀑布图；

图4为本发明一种实施方式提供的位于偏移光纤监测单元正上方10米的机械挖掘激励测试信号的示例性时间空间瀑布图；

图5为本发明一种实施方式提供的位于偏移光纤监测单元正上方30米的机械挖掘激励测试信号的示例性时间空间瀑布图；

图6为本发明一种实施方式提供的基于光纤振动传感系统的危险等级判断装置的结构示意图。

附图标记说明

10-电子设备，111-存储器，112-通信接口，113-通信总线，114-处理器，20-基于光纤振动传感系统的危险等级判断装置，210-获得模块，220-滤波处理模块，230-分析处理模块，240-判断报警模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

请参阅图1，本申请一些可能的实施例提供了一种电子设备10。电子设备10可以为个人电脑(Personal Computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)等，或电子设备10可以为网络服务器、数据库服务器、云服务器或由多个子服务器构成的服务器集成等。

进一步地，电子设备10可以包括：存储器111、通信接口112、通信总线113和处理器114,其中，处理器114、通信接口112和存储器111通过通信总线113连接。处理器114用于执行存储器111中存储的可执行模块，例如计算机程序。图1所示的电子设备10的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，电子设备10也可以具有其他组件和结构。

其中，存储器111可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器111可以和处理器114集成在一起，也可以独立存在，并通过通信接口112处理器114耦合，本申请实施例对此不作具体限定。

通信总线113可以是ISA总线((Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)、PCI总线(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)或EISA总线(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)等。通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图1中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器114可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器114中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器114可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcess,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。

本发明实施例定义的装置所执行的方法可以应用于处理器114中，或者由处理器114实现。处理器114可以通过与电子设备10中其它模块或者元器件配合，从而执行基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法。下面将对基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法的执行进行详细地说明。

光纤振动传感系统是一种以光纤为传感载体的探测系统，它具有检测距离长、安装简单、灵敏度高等优点，广泛应用于铁路交通、工程结构安全监测、油气管道运输的维护、地震监测、安防等领域。

在本申请实施例中，光纤振动传感系统包括：若干个沿油气管道沿线敷设的用于检测振动信号的光纤监测单元、振动信号采集模块、低频分析模块、高频分析模块和报警模块。在本申请实施例中，光纤监测单元为光纤测振光缆，也就是说，将光纤测振光缆作为振动传感器敷设于油气管道沿线，用于采集整个探测区域的振动信号。

需要说明的是，每个光纤监测单元的监测范围是有限的，每个光纤监测单元检测该监测范围内的振动信号。因此，若干个光纤监测单元分别一一对应各自监测区域内检测获得的振动信号。

光纤监测单元可以检测到各种类型的振动原因，在本申请实施例中，振动信号主要包括机械施工过程中的挖掘激励振动和发动机轰鸣振动。挖掘激励振动可在土壤中传播较远距离，一般可达几十甚至上百米，而由于土壤介质对高频振动的过滤作用，发动机轰鸣振动可在土壤中传播的距离则相对较近。因此，当机械在离管道和光缆较近的位置施工时，光纤传感光缆可探测到挖掘激励振动冲击土壤振动和强烈的发动机轰鸣振动；而当机械在离管道和光缆较远的位置施工时，光纤传感光缆可探测到挖掘激励振动冲击土壤振动和微弱的发动机轰鸣振动。

通过对光纤监测单元感测到的发动机高频振动信号进行量化分析，可以对机械挖掘激励的危险等级进行预判，对于离管道较远和威胁等级低的振动信号，不必输出报警，从而达到优化报警效果目的。

基于上述的光纤振动传感系统，实现了实时采集管道沿线的振动信号，以及实现对管道沿线的实时远程监控。

请参阅图2，本申请实施例提供一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法，该方法包括：步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4。

步骤S1：基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号；

步骤S2：对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合；

步骤S3：对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级；

步骤S4：判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，所述报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

下面将对该基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法的执行流程做详细的说明。

步骤S1：基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号。

每个光纤监测单元具有对应的监测范围，因此，要实现监测油气管道沿线这样一个更大范围，需要若干个光纤监测单元敷设于油气管道沿线来检测每个监测范围内的振动信号。

每个光纤监测单元检测出对应的振动信号，光纤振动传感系统中的振动信号采集模块基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应的振动信号，从而完成了振动信号的检测与采集。

预设采样频率可以根据具体振动信号的原始频率相关，在本申请实施例中，预设采样频率设置为1000Hz。

步骤S2：对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合。

具体的，对采集到的各个振动信号分别进行低通滤波，将滤波后的低频振动信号形成低频振动信号集合；将所述低频振动信号集合中的各个低频振动信号按照空间顺序排列成矩阵，获得低频振动信号时间空间瀑布图，其中，所述低频振动信号时间空间瀑布图的横坐标用于表示光纤监测单元的空间序列，所述低频振动信号时间空间瀑布图的纵坐标用于表示时间序列。

在本申请实施例中，对各个光纤监测单元的振动信号进行1-150Hz频带的低通滤波，将滤波后的低频振动信号形成低频振动信号集合，其中，低频振动信号集合包括每个光纤监测单元对应的振动信号低通滤波运算获得的低频振动信号。低频振动信号对机械挖掘激励的反应更为显著，因此在提取机械挖掘激励时，滤除振动信号中的高频部分，可以滤除部分干扰信号，有利于对机械挖掘激励进行形态分析。

可选的，对采集到的各个光纤监测单元的振动信号进行300-500Hz频带的高通滤波，将滤波后的高频振动信号形成高频振动信号集合，其中，高频振动信号集合包括每个光纤监测单元对应的振动信号进行高通滤波运算后获得的高频振动信号。

步骤S3：对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级。

具体的，将低频振动信号集合中的各个低频振动信号按照空间顺序排列成矩阵，获得低频振动信号时间空间瀑布图。基于低频振动信号时间空间瀑布图，查找并标记低频振动信号幅值超过激励阈值对应的光纤监测单元，其中，将低频振动信号幅值超过激励阈值的光纤监测单元标记为1；将低频振动信号幅值未超过激励阈值的光纤监测单元标记为0。

基于低频振动信号时间空间瀑布图中标记为1的标记符号进行连通域划分，获得若干个连通域，其中，每个连通域表示一次外界激励。

具体的，连通区域标记计算的步骤如下：

(1)逐行扫描图像，把每一行中连续的1标记组成的一个序列称为一个团run，并记下它的起点start、它的终点end以及它所在的行号；

(2)对于除了第一行外的所有行里的团，如果它与前一行中的所有团都没有重合区域，则给它一个新的标号；如果它仅与上一行中的一个团有重合区域，则将上一行的那个团的标号赋给它；如果它与上一行的2个以上的团有重叠区域，则给当前团赋一个相连团的最小标号，并将上一行的这几个团的标记写入等价对，表示它们属于一类；

(3)将等价对转换为等价序列，每一个序列需要给一个相同的标号，因为它们都是等价的，从1开始，给每个等价序列一个标号；

(4)遍历开始团的标记，查找等价序列，给予它们新的标记；

(5)将每个团的标号填入标记图像中，结束。

通过上述的连通区域计算步骤，基于低频振动信号时间空间瀑布图获得若干个连通域。

统计每个连通域对应的形态学特征参数，其中，形态学特征参数包括：空间影响范围参数、时间影响范围参数和图块底部数据点二次拟合系数参数。

作为一种可能的实施方式，判断是否存在至少一个机械挖掘激励，包括：

分别判断每个连通域对应的空间影响范围参数是否位于第一阈值范围之内、时间影响范围参数是否位于第二阈值范围之内以及图块底部数据点二次拟合系数参数是否位于第三阈值范围之内；

若三者的判断结果均为是，则将该连通域表示的外界激励确定为机械挖掘激励；若三者的判断结果至少有一个为否，则排除该连通域表示的外界激励为机械挖掘激励。也就是说，根据低频振动信号集合进行连通域划分获得每个连通域对应的形态学特征，并根据判断每个连通域对应的形态学特征是否满足预设条件，可以实现判断该外界激励是否为机械挖掘激励，排除掉非机械挖掘激励。

由于一个连通域代表一次外界激励，不同类型的外界激励对应不同的形态学特征，那么，统计获得每个连通域对应的形态学特征参数，并基于每个连通域对应的形态学特征参数就可以判断对应的外界激励的类型。

根据连通域的形态学特征，判断确定出当前振动信号是否为机械挖掘激励信号；在确定当前振动信号为机械挖掘激励信号时，再对该机械挖掘激励进行进一步的危险等级预估。

作为一种可能的实施方式，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级，包括：

对各个确定存在机械挖掘激励的振动信号进行快速傅里叶变换，获得对应的频谱振动信号；

将各个频谱振动信号与对应的高频振动信号分别相累加，获得各个光纤监测单元对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图；

基于所述高频振动信号时间空间瀑布图，按照从高到低的危险等级预先设置n个危险等级，其中，每个危险等级具有不同的危险等级阈值，且每个危险等级阈值预设对应不同的预设数据点个数，n为大于0的整数；

判断每个光纤监测单元对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图中是否存在M个数据点分别对应的响应值均超过n个危险等级阈值中的一个危险等级阈值且M大于等于该危险等级阈值预设的预设数据点个数，若判断结果为是，则将本次机械挖掘激励确定为与满足判断条件的危险等级阈值相匹配的危险等级，其中，M为大于0的整数。

作为一种可能的实施方式，基于高频振动信号时间空间瀑布图，按照从高到低的危险等级预先设置n个危险等级，其中，危险等级的设置方式可以是每个危险等级为单独的一个危险级别；也可以是每个危险等级为一个总的危险等级，每个危险等级下还包括若干个危险子等级。在本申请实施例中，每个危险等级的设置方式为每个危险等级是一个总的危险等级，每个危险等级下还包括若干个危险子等级。

每个危险等级预设有对应的危险等级阈值，当某一光纤监测单元的对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图中，首先判断是否存在M个数据点对应的响应值均超过了n个危险等级中的某个危险等级对应的危险等级阈值，以初步判断本次机械挖掘激励是否具有危险性。若判断结果为否，则表示此次机械挖掘激励并未对油气管道造成威胁，不需要报警；若判断结果为是，则需要进一步的判断。

为了避免由于数据点对应的响应值的偶然性造成不必要的报警，因此，每个危险等级除了预设对应的对危险等级阈值之外，还对每个危险等级阈值预设了不同的预设数据点个数，以判断验证此次机械挖掘激励是否需要报警。

每个危险等级阈值预设对应不同的预设数据点个数，也就是说，每个危险等级的危险等级阈值与预设数据点个数具有对应关系。可选的，基于危险等级的危险等级阈值预先设置对应的预设数据点个数的设置方式可以是每个危险等级的危险等级阈值对应的预设数据点个数的数值相同；也可以是每个危险等级的危险等级阈值对应的预设数据点个数之间数值不同。在本申请实施例中，并不对设置方式做具体的限制。

在判断是否存在若干个数据点对应的响应值均超过了n个危险等级中的某个危险等级对应的危险等级阈值的判断结果为是的基础上，对M与该危险等级阈值对应的预设数据点个数相比较，若M大于等于该危险等级阈值对应的预设数据点个数，则将该危险等级阈值对应的危险等级确定为此次机械挖掘激励的危险等级；若M小于该危险等级阈值对应的预设数据点个数，则将此次机械挖掘激励确定为无需报警的正常机械挖掘激励。

在本申请实施例中，当某一个连通域被判断为一次机械挖掘激励时，再次分析该连通域对应的振动信号。详细地，以长度为256的的Hamming窗函数，重叠数据点数为200，滑动计算快速傅里叶变换，再累加上述经过300-500Hz高通滤波获得的高频振动信号，得到对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图。

需要说明的是，每个连通域对应一次外界激励，每次外界激励会有其对应的振动信号，当此次外界激励被确定为机械挖掘激励，则将此次确定为机械挖掘激励对应的振动信号进行快速傅里叶变换并与此次确定为机械挖掘激励对应的振动信号的高频振动信号相累加，得到该光纤监测单元对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图。

在本申请实施例中，对于高频振动信号时间空间瀑布图，从高到低预先设置3个危险等级，每个危险等级对应不同的危险等级阈值，且每个危险等级阈值预设对应不同的预设数据点个数。当对应区域的高频振动信号时间空间瀑布图中，超过某个危险等级阈值的数据点数量达到200个数据点，则将此次机械挖掘激励的危险等级判定为该危险等级阈值对应的危险等级。

步骤S4：判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，所述报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

具体的，判断在预设时长内机械挖掘激励的次数是否超过预设次数，若是，根据管道测绘对应的绝对坐标以及每个光纤监测单元对应的相对坐标确定报警位置信息；以及将若干个机械挖掘激励对应的危险等级的均值确定为本次的报警危险等级。

在本申请实施例中，当在探测区域内识别到的机械施工激励次数在一定时长范围内达到阈值Tnum(5次/分钟)，发出对应位置的报警信息，报警危险等级为各次激励所判断的危险等级均值。

具体的，由于本申请实施例中的每个危险等级下还可以具体进行细分，如，每个危险等级下面还可以具体细分成若干个危险子等级。每个危险子等级将对应不同的危险情况，预设时段内处于同一危险等级而属于不同的危险子等级的机械挖掘激励，将预设时段内的不同危险子等级进行均值处理，得到均值化的危险等级结果，并将该均值化的危险等级确定为预设时段结束时输出的危险等级。

请参阅图3至图5，本申请实施例提供了一段分别位于光纤正上方、位于光纤上方偏移10米以及位于光纤上方偏移30米的机械挖掘激励信号的低频振动信号时间空间瀑布图。

具体的，如图3所示，每次挖掘激励信号伴随有明显的机械轰鸣信号。在光缆正上方，机械挖掘激励振动和机械轰鸣振动均可以被光纤有效探测到。

如图4所示，相对于正上方位置，偏移10m可以探测到的机械轰鸣振动信号减少，而挖掘激励可以被有效探测。

如图5所示，相对于正上方位置，偏移30m探测到的机械轰鸣振动信号明显减少，而机械挖掘激励可以被有效探测。

也就是说，根据图3至图5可知，机械挖掘激励和机械轰鸣振动信号在土壤介质中的传播特性不同，因此，通过分析振动信号低频部分，可以判断是否存在挖掘施工激励信号。

请参阅图6，本申请实施例提供一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断装置20，装置包括：

获得模块210，用于基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号；

滤波处理模块220，用于对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合；

分析处理模块230，用于对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级；

判断报警模块240，用于判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，所述报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

本申请实施例中的方案，通过先对采集到的振动信号中的低频信号部分进行分析，可以先排除非机械挖掘激励信号，优化了预警信号，减少了不必要的信号而进行报警的情况；再确定存在机械挖掘激励后，分析振动信号中的高频振动信号以对机械挖掘激励的危险等级进行评估判断，减少了不必要的报警，即减少了报警的误报率，优化了预警结果，从而提高了预警的准确性。

综上所述，本申请实施例提供了一种基于光纤振动传感系统的危险等级判断方法及装置，方法包括：基于预设采样频率采集各个光纤监测单元对应区域的振动信号；对采集到的各个振动信号分别进行滤波处理，将滤波后的振动信号形成振动信号集合；对振动信号集合进行分析，判断是否存在至少一个机械挖掘激励；若是，获得各个确定存在机械挖掘激励的振动信号对应的频谱振动信号，并基于各个频谱振动信号确定每一机械挖掘激励相对应的危险等级；判断在预设时长内出现机械挖掘激励的次数是否超过预设次数；若是，发出报警信息，其中，所述报警信息包括报警位置信息和报警危险等级，报警危险等级与机械挖掘激励对应的危险等级的次数相关。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。