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隧道建设（中英文） ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 973-983.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2024.05.006
李子祥1， 蔡海兵1， 程桦1， 侯公羽2
(1. 安徽理工大学土木建筑学院， 安徽 淮南 232001； 2. 中国矿业大学（北京）力学与土木工程学院，北京 100083）
Construction of a SelfAdaptive Denoising Model Based on Dual Tree-Complex Wavelet TransformLeast Mean Square and Its Application in Tunnel Monitoring
LI Zixiang1, CAI Haibing1, CHENG Hua1, HOU Gongyu2
(1. School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China)
摘要： 针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪（BOTDR）系统存在的问题，提出基于双树复小波变换（DT-CWT）和改进的LMS算法的组合降噪模型，用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先，基于双树复小波变换算法分解原始信号； 然后，使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型，并基于优化双曲余弦函数改进LMS算法的收敛速度和收敛性； 最后，为验证所提出算法的有效性，进行BOTDR温度信号降噪试验。试验结果表明： 1）DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法，在6个温度梯度上的平均SNR值比WDD、EMT、EMD分别高出43.98%、17.5%、8.4%，平均RMSE值分别降低33.18%、17.14%、9.23%，平均SE值分别降低29.04%、21.17%、20.67%。为验证所提算法在工程现场的有效性，依托北京地铁隧道监测项目，使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行降噪研究，降噪后信号的样本熵平均降低幅为64.03%； 2）和常规WDD、EMT、EMD 3种方法相比，DT-CWT-LMS算法在3条光纤上的表现均优于其他3种算法，在1号、2号、3号光纤上的SNR指标比其他3种算法的平均值分别高出22%、38%、27%，说明该算法可作为隧道工程光纤监测信号的一种有效降噪方法。
