[發明專利]基于噪聲信號時域分段頻譜分析的管道泄漏識別方法

有效

• 申請號: 201810084987.8
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108397692B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李云飛;周揚;張飛;曹存智;黃莉;劉明
• 申請（專利權）人: 清華大學合肥公共安全研究院;安徽辰控智能科技有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G06F17/14
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種基于噪聲信號時域分段頻譜分析的管道泄漏識別方法，通過對自由移動式管道內檢測器所采集的聲音振動信號進行等時間間隔劃分，并對每個劃分的時間段內聲音振動信號進行FFT運算，根據運算出的各頻段幅值大小，結合管道泄漏頻譜特性，對管道泄漏情況進行判斷，根據每個數據段所處的時間段信息，結合自由移動式管道內檢測器的位置信息，可對管道泄漏點進行定位，實現管道泄漏噪聲信號時域和頻域的綜合交叉分析驗證，可以顯著提高管道泄漏或氣囊的檢測識別成功率，結合標定擬合的關系曲線，能夠精確的估算管道泄漏量和氣囊大小。

技術領域

本發明屬于管道檢測技術領域，涉及一種管道泄漏識別方法，具體是一種基于噪聲信號時域分段頻譜分析的管道泄漏識別方法。

背景技術

自來水管網是現代城市必備的基礎設施，其管道受輸送工況、地理環境、氣候變化、建筑施工以及人為破壞的影響，并且隨著使用年限的增加，會逐漸出現焊縫開裂、腐蝕穿孔等現象，從而形成泄漏或氣囊。

目前，基于負壓波法和流量平衡法的泄漏檢測技術能夠檢測到處于兩個檢測點之間的自來水管道泄漏點，然而，對于泄漏點精確定位尚未很好解決，并且當兩個檢測點之間存在多個泄漏點或氣囊時，上述檢測技術就無法精確辨識這些泄漏點或氣囊。鑒于傳統檢測技術只能有效檢測到較大泄漏，對于微小泄露無能為力，而后者的損失已經不可忽視，同時傳統檢測技術的錯報誤報概率較大，長期對較長管線的監測成本巨大，難以有效實施。

管道在泄漏發生時會產生聲音和振動，因此，將傳統高精度的聲學傳感器放置于管道內，并讓其可以在管道內自由運動，這樣不僅可以獲得更加精確的檢測結果，還可以降低檢測費用，實現巨大的經濟效益，降低損失。在管道內投放可自由移動載體，利用其搭載的高靈敏度的聲音傳感器探測管道泄露產生的聲音和振動信號。同時，管道內自由移動載體利用加速度傳感器記錄移動的距離。

現有技術包括“輸油管道微泄漏檢測方法(ZL201110402320.6)”和“ANOMALYDETECTOR FOR PIPELINES(PCT/CA06/00146)”，這些技術側重于實現管道內聲音、溫度、磁力等各種參數的獲取，并簡單提及了根據獲取某些信號的異常來判斷管道是否存在泄漏。然而，上述技術并未給出針對所獲取參數信息采取何種處理方法來進行泄漏或氣囊檢測識別。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于噪聲信號時域分段頻譜分析的管道泄漏識別方法，通過對自由移動式管道內檢測器所記錄的聲音振動信號進行時域分段頻譜分析，實現管道泄漏評判，基于自由移動式管道內檢測器所記錄的慣導數據計算其在管道內的移動距離，對泄漏點進行定位。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

基于噪聲信號時域分段頻譜分析的管道泄漏識別方法，具體包括以下步驟：

步驟101，從自由移動式管道內檢測器所記錄的原始數據文件中讀取所采集的聲音振動信號、慣導信息數據和時間信息，并對以上數據進行低通濾波處理；

步驟102，根據自由移動式管道內檢測器所記錄的慣導信息數據和時間信息，計算出自由移動式管道內檢測器在管道內的移動距離，并得到時間－位置關系曲線；

步驟103，對自由移動式管道內檢測器所記錄的聲音振動信號進行時域上的劃分，對時域分段數據進行FFT功率頻譜計算，并附加時間信息；

步驟104，將聲音振動信號時域分段功率頻譜所附帶時間信息與自由移動式管道內檢測器的時間-位置關系曲線進行匹配；

步驟105，以聲音振動信號的位置－聲強關系曲線和位置－頻譜關系曲線為基礎，采用預設的檢測識別算法，對管道泄漏點或氣囊的進行自動檢測，獲取所有泄漏點或氣囊的位置信息、功率頻譜信息和聲音強度信息；

步驟106，基于泄漏點或氣囊的位置信息、功率頻譜信息和聲音強度信息，結合預設的標定關系曲線，對泄漏點的泄漏量或氣囊大小進行估算。