本發(fā)明涉及振動監(jiān)測方法，尤其是基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、地下設施作為現(xiàn)代城市基礎設施的重要組成部分，其安全性和穩(wěn)定性直接關系到城市運轉(zhuǎn)和居民生活質(zhì)量。隨著城市化進程的加快和地下空間的高度開發(fā)利用，地下設施面臨的風險和挑戰(zhàn)日益增加。地下設施振動監(jiān)測對于及時發(fā)現(xiàn)潛在風險、預防事故發(fā)生、延長設施使用壽命具有重要意義。傳統(tǒng)的人工巡檢方法已無法滿足大規(guī)模、高精度、實時監(jiān)測的需求。

2、目前，基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測研究已取得一定進展。在傳感器技術方面，已開發(fā)出高靈敏度、低功耗的mems加速度傳感器和光纖傳感器，能夠滿足長期、穩(wěn)定的振動監(jiān)測需求。在網(wǎng)絡通信方面，低功耗廣域網(wǎng)（lpwan）技術如lora和nb-iot的應用，解決了地下環(huán)境中的長距離、低功耗通信問題。數(shù)據(jù)處理算法方面，時頻分析、機器學習等方法被廣泛應用于振動信號的特征提取和異常檢測。此外，邊緣計算技術的引入有效減少了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了系統(tǒng)的實時響應能力。一些研究還探索了基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)安全存儲方案，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。這些技術的綜合應用為地下設施振動監(jiān)測系統(tǒng)的實際部署和運行奠定了基礎。

3、盡管研究取得了顯著進展，但仍存在一些亟待解決的技術難題，包括：地下設施振動信號往往呈現(xiàn)非線性、非平穩(wěn)特性，現(xiàn)有的特征提取方法難以有效捕捉這些復雜模式，導致異常檢測的準確性和可靠性不足。另外，大規(guī)模分布式傳感網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)同步和時間戳對齊問題尚未得到很好解決，這直接影響了多點協(xié)同監(jiān)測的精度和可信度。同時，現(xiàn)有的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構缺乏自適應能力，難以應對節(jié)點失效或新增節(jié)點等動態(tài)變化，影響了系統(tǒng)的魯棒性和可擴展性。

4、因此需要研究創(chuàng)新，以提升地下設施振動監(jiān)測系統(tǒng)的性能和實用性，為城市安全管理提供更可靠的技術支撐。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的，提供一種基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法和系統(tǒng)，以期能夠解決現(xiàn)有技術存在的上述問題。

2、技術方案，根據(jù)本申請的一個方面，基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，包括如下步驟：

3、步驟s1、獲取分布式傳感器網(wǎng)絡初始數(shù)據(jù)；構建初始網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；收集傳感器節(jié)點狀態(tài)數(shù)據(jù)；執(zhí)行動態(tài)拓撲調(diào)整；評估網(wǎng)絡性能并優(yōu)化；獲得優(yōu)化后的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；

4、步驟s2、接收傳感器采集的原始數(shù)據(jù)并利用網(wǎng)絡拓撲結(jié)構進行數(shù)據(jù)清洗和標準化；采用濾波算法去除噪聲，并分析提取特征；生成預處理后的特征數(shù)據(jù)集。

5、步驟s3、輸入預處理后的特征數(shù)據(jù)集；采用多源數(shù)據(jù)融合算法模塊整合信息；構建異常預測模型并優(yōu)化參數(shù)，采用優(yōu)化后的異常預測模型進行異常檢測；輸出融合后的數(shù)據(jù)和異常檢測結(jié)果；

6、步驟s4、針對異常檢測結(jié)果，根據(jù)預設閾值判斷是否觸發(fā)預警；生成預警信息；執(zhí)行預警響應措施；輸出監(jiān)測報告和預警狀態(tài)。

7、根據(jù)本申請的另一個方面，還提供一種基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

8、至少一個處理器；以及，

9、與至少一個所述處理器通信連接的存儲器；其中，

10、所述存儲器存儲有可被所述處理器執(zhí)行的指令，所述指令用于被所述處理器執(zhí)行以實現(xiàn)上述任一項技術方案所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法。

11、有益效果，實現(xiàn)了高效、可靠的實時振動監(jiān)測，提高了異常檢測準確性和系統(tǒng)適應性。相關技術效果將在下文結(jié)合案例進行詳細描述。

技術特征：

1.基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權利要求1所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，

3.如權利要求2所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s2進一步為：

4.如權利要求3所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s3進一步為：

5.如權利要求4所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s33中，采用預構建的圖譜分析模型進行多尺度異常檢測，進一步為：

6.如權利要求5所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s331進一步為：

7.如權利要求1所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s332進一步為：

8.如權利要求1所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，步驟4中，當預設閾值為動態(tài)閾值時，還包括針對不同場景，構建自適應閾值調(diào)整機制，利用動態(tài)閾值和異常檢測結(jié)果，構建多級預警策略，輸出多級預警信息，具體如下：

9.如權利要求1所述的基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法，其特征在于，還包括步驟s5、每隔預定周期，基于預警信息和網(wǎng)絡狀態(tài)數(shù)據(jù)，執(zhí)行資源需求預測與優(yōu)化分配，獲得資源分配方案；根據(jù)資源分配方案和系統(tǒng)的實時狀態(tài)信息，執(zhí)行自適應網(wǎng)絡拓撲重構；

10.基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了基于分布式傳感網(wǎng)絡的地下設施振動監(jiān)測方法和系統(tǒng)，包括：獲取分布式傳感器網(wǎng)絡初始數(shù)據(jù)；構建初始網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；收集傳感器節(jié)點狀態(tài)數(shù)據(jù)；執(zhí)行動態(tài)拓撲調(diào)整；評估網(wǎng)絡性能并優(yōu)化；獲得優(yōu)化后的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；接收傳感器采集的原始數(shù)據(jù)并利用網(wǎng)絡拓撲結(jié)構進行數(shù)據(jù)清洗和標準化；采用濾波算法去除噪聲，并分析提取特征；生成預處理后的特征數(shù)據(jù)集。采用多源數(shù)據(jù)融合算法模塊整合信息；構建異常預測模型并優(yōu)化參數(shù)，采用優(yōu)化后的異常預測模型進行異常檢測；輸出融合后的數(shù)據(jù)和異常檢測結(jié)果；針對異常檢測結(jié)果，根據(jù)預設閾值判斷是否觸發(fā)預警。實現(xiàn)了高效、可靠的實時振動監(jiān)測，提高了異常檢測準確性和系統(tǒng)適應性。

技術研發(fā)人員：汪春來,胡景瓊,可亮亮
受保護的技術使用者：南京正銳電力科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19