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申请/专利权人：南京大学

摘要：本发明公开了一种基于分布式振动感知的风暴潮及海啸监测预警系统及方法，预警系统包括振动增敏防腐光缆、分布式振动感知解调仪、海浪数据处理单元、海啸源监测单元和应急响应单元；海浪数据处理单元包括海浪数据预处理单元和海浪浪高分析单元。本发明在预警时，由分布式振动感知解调仪接收海浪拍击的振动信号；通过标定实验标定通道高度，划分正常海浪高度，设置风暴潮和海啸巨浪浪高阈值；将振动信号传输至海浪数据处理单元获取波形信号，结合标定实验通道高度获取浪高；海啸源监测单元根据海浪数据处理单元的波形信号监测海啸的形成原因。本发明提高了光缆接收海浪振动信号的灵敏度和精度，对风暴潮以及海啸灾害进行准确监测和预警。

主权项：1.一种基于分布式振动感知的风暴潮及海啸监测预警方法，由基于分布式振动感知的风暴潮及海啸巨浪监测预警系统来实施，其特征在于：所述基于分布式振动感知的风暴潮及海啸监测预警系统包括振动增敏防腐光缆1、分布式振动感知解调仪2、海浪数据处理单元3、海啸源监测单元4和应急响应单元5；所述振动增敏防腐光缆1内有微结构纤芯1-1，微结构纤芯1-1外包裹有振动增敏包层1-2，所述振动增敏包层1-2外采用光缆护套1-3；所述海浪数据处理单元3包括海浪数据预处理单元3-1和海浪浪高分析单元3-2；所述振动增敏防腐光缆1与分布式振动感知解调仪2相连；分布式振动感知解调仪2采集海浪振动数据后传输至海浪数据处理单元3；经过海浪数据处理单元3预处理的数据传输至海啸源监测单元4；海浪数据处理单元3和海啸源监测单元4与应急响应单元5相连；所述监测预警方法包括以下步骤：1在微结构纤芯1-1外使用振动增敏包层1-2和光缆外护套1-3，制成振动增敏防腐光缆1；2将振动增敏防腐光缆1沿壁面竖向锚固在海岸岩壁，检查光缆线路完整性以及振动增敏防腐光缆1与岩壁锚固耦合性；3将振动增敏防腐光缆1与分布式振动感知解调仪2连接，开启分布式振动感知解调仪2采集海浪拍击海岸岩壁改变光信号强度的海浪振动数据；4分布式振动感知解调仪2将采集到的海浪振动数据传输至海浪数据处理单元3的海浪数据预处理单元3-1进行预处理；5沿光纤布设沿线进行位置坐标标定实验，在光纤沿线依次进行敲击得出敲击波形，由敲击点位获取对应的光纤通道，且对各光纤通道进行GPS定位，通过以下公式将所有光纤通道坐标从地理坐标系到空间直角坐标系进行转化：X＝N+h·cosθ·cosλY＝N+h·cosθ·sinλZ＝N·1-e2+h·sinθ 其中，θ是纬度，λ是经度，h是高程，N是子午线半径，H是通道相对于大地水准面的位置高度；确定光纤各个通道相对于大地水准面的位置高度H，利用无风暴潮及海啸期间长期监测获取正常海浪振动数据，使用基于密度的空间聚类算法得出正常海浪拍击高度范围，并根据如下公式设定风暴潮及海啸巨浪高度阈值：H阈值max＝H正常max1+40％H阈值min＝H正常min1-40％其中，H阈值max为风暴潮及海啸巨浪最大高度阈值，H阈值min为风暴潮及海啸巨浪最小高度阈值，H正常max为正常海浪拍击高度的最大值，H正常min为正常海浪拍击高度的最小值；6海浪数据处理单元的海浪浪高分析单元通过对海浪数据处理单元预处理的波形数据进行判别，通过识别有波形起伏与无波形起伏临界位置的通道，并由位置坐标标定试验结果得出的通道位置高度得出各时刻海浪拍击高度；7海浪数据处理单元将经过预处理的海浪振动信号传输至海啸源监测单元，对海浪振动数据进行低频滤波，识别因地壳活动引起的振动信号，获得地震波波形传播时域图像，从而监测引起海啸形成原因；8海浪数据处理单元的各时刻海浪拍击高度数据和海啸源监测单元处理的地震波波形传播时域图像传输至应急响应单元，根据设定判断规则进行灾害预警判断，在灾害来临时发出预警信息；过程为：根据海浪数据处理单元和海啸源监测单元传输给应急响应单元的数据，如若海浪拍击高度远低于阈值浪高并且存在因剧烈地壳活动产生的地震波波形传播图像，则由应急响应单元判断为海啸事件；海浪拍击高度超出阈值浪高并且不存在因剧烈地壳活动产生的地震波波形传播图像，则由应急响应单元判断为风暴潮事件，并发出预警信号。

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百度查询： 南京大学 基于分布式振动感知的风暴潮及海啸监测预警系统及方法