[發明專利]一種基于DT-CWT和S4VM的管道堵塞故障識別方法

有效

• 申請號: 201810812279.1
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109063762B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 馮早;李洋;吳建德;王曉東;范玉剛;黃國勇;鄒金慧
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于DT-CWT和S4VM的管道堵塞故障識別方法，其特征在于，首先檢測管道獲得管道的聲壓信號數據，然后采用雙樹復小波變換算法對獲得的聲壓信號數據進行分解重構，得到各頻段的分量，從各頻段的分量中選擇有效頻段分量，并對有效頻段分量進行聲壓級變換，然后提取變換后有效頻段分量的脈沖因子和平均聲能量密度，將脈沖因子和平均聲能量密度作為用于分類的特征向量并將特征向量輸入S4VM分類器中進行訓練得到分類結果的模型，利用分類結果的模型識別管道不同程度的堵塞并排除三通件的干擾；

具體步驟如下：

(1)首先在管道內放置聲學儀器，管道外設有數據采集和信號處理設備，管道的尾端半封閉，聲音在管道的傳播過程中，遇到管道尾端發生反射、折射、散射，產生大量攜帶管道結構缺陷信息反射回波，數據采集和信號處理設備采集反射的回波，獲得管道的聲壓信號數據；

(2)數據采集和信號處理設備對信號數據進行處理，采用雙樹復小波變換算法對聲壓信號數據進行分解、重構，得到各頻段的分量，將各頻段的分量分別用時域圖表示，觀察時域圖，將含噪信號大的時域圖表示的頻段分量去掉，將其他頻段的分量作為有效頻段分量，并對有效頻段分量進行聲壓級變換，得到各有效頻段分量的聲壓級信號；

(3)提取步驟(2)各有效頻段分量的聲壓級信號的脈沖因子和平均聲能量密度，其中各有效頻段分量的平均聲能量密度的公式提取如下：

其中，表示平均聲能量密度，p_e表示有效聲壓，且p_a表示原始聲壓，ρ₀表示媒質密度，c₀表示聲音在管道中傳播速度，為聲能量密度的時間平均值，V₀為管道體積；

(4)將步驟(3)提取的脈沖因子和平均聲能量密度作為用于分類的特征向量并將特征向量輸入S4VM分類器中進行分類訓練得到各分類結果的模型；

(5)測試另外管道時重復步驟(1)～(3)，得到測試管道數據的脈沖因子和平均聲能量密度，然后計算測試數據與步驟(4)各分類結果的模型之間的歐式距離，并將計算的歐式距離為最小值的所代表的分類結果作為該測試管道的測試結果，完成對測試管道的故障識別。

2.根據權利要求1所述的基于DT-CWT和S4VM的管道堵塞故障識別方法，其特征在于：所述步驟(4)中得到四種分類結果的模型，分別為正常，輕微堵塞，中重度堵塞，三通件干擾。

3.根據權利要求1所述的基于DT-CWT和S4VM的管道堵塞故障識別方法，其特征在于：所述步驟(1)中聲學儀器包括一個以上的水聽器和一個揚聲器，數據采集和信號處理設備包括PC機、聲卡、濾波器、前置放大器和功率放大器；一個以上的水聽器分別與濾波器連接，濾波器與功率放大器連接，功率放大器與聲卡連接，揚聲器通過前置放大器與聲卡連接，聲卡與PC機連接。