[發(fā)明專利]一種融合水聽器和小波去噪的滲漏定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811186445.8
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109344784A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張楠;李舒;郭欣偉;江紅;張攀;殷會娟;吳凱;李凌琪;韓金旭;孫維營
• 申請（專利權(quán)）人: 黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 石丹丹

1.一種融合水聽器和小波去噪的滲漏定位方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，在輸水管道的首尾端各安裝一個水聽器，利用水聽器對礦井水輸送過程中產(chǎn)生的聲波信息進(jìn)行獲取，得到未經(jīng)處理的時間序列原始聲波信息源；

步驟2，建立小波系數(shù)降噪處理模型，對采集的原始非平穩(wěn)信號源進(jìn)行去噪濾波；

步驟3，建立時延值模型，對去噪處理后的信號確定時延值；

步驟4，建立定位模型，利用步驟3獲得的時延值，定位滲漏點。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合水聽器和小波去噪的滲漏定位方法，其特征在于，所述步驟2的具體實現(xiàn)過程如下：

步驟201，對含噪信號做小波變換，得到一組小波系數(shù)w，根據(jù)小波變換的線性性質(zhì)，小波系數(shù)w由信號小波系數(shù)和噪聲小波系數(shù)疊加而成；

步驟202，對小波系數(shù)w進(jìn)行閾值處理，得到估計小波系數(shù)w'，公式如下：

其中，sgn(w)為Semisoft閾值函數(shù)，λ₁為閾值函數(shù)的最小閾值，λ₂為閾值函數(shù)的最大閾值；

步驟203，利用估計小波系數(shù)w'進(jìn)行小波重構(gòu)，得到估計信號即為去噪后的信號x。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合水聽器和小波去噪的滲漏定位方法，其特征在于，所述步驟3的具體實現(xiàn)過程如下：

步驟301，按照去噪后的信號間隔初步確定時延值和嵌入維數(shù)，這里時延值大于信號接收的時間間隔，嵌入維數(shù)≥2；

步驟302，按照C-C法建立關(guān)聯(lián)積分，形成時延值和關(guān)聯(lián)積分的對應(yīng)關(guān)系、嵌入維數(shù)和關(guān)聯(lián)積分的對應(yīng)關(guān)系；時延值、嵌入維數(shù)的關(guān)聯(lián)積分為：

d_ij＝||X_i-X_j||

若x<0，θ(x)＝0；若x≥0，θ(x)＝1；

其中，τ為時延值，m為嵌入維數(shù)，x為相空間的點，r為相空間的半徑，d_ij為相空間中任意兩點i、j之間的距離，n為信號長度；

步驟303，確定時延值和嵌入維數(shù)；

關(guān)聯(lián)積分是個累積分布函數(shù)，表示相空間中任意兩點之間距離小于r的概率，這里點與點之間的距離用矢量之差的無窮范數(shù)表示，定義檢驗統(tǒng)計量：

S₁(m,n,r,τ)＝C(m,n,r,τ)-C^m(1,n,r,τ)

定義的檢驗統(tǒng)計量采用分塊平均的策略：

ΔS₂(m,τ)＝max{S₂(m,r_j,τ)-min{S₂(m,r_j,τ)}

ΔS₂(m,τ)度量了S₂(m,r_j,τ)～τ對所有半徑r的最大偏差，最優(yōu)時延值為ΔS₂(m,τ)～τ的第一個局部最小值；

式中，r_i＝i*0.5σ，σ＝std(x)，σ為時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差；

綜合考慮和定義指標(biāo)：

S_2cor(τ)的全局最小值即為嵌入維數(shù)m。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的融合水聽器和小波去噪的滲漏定位方法，其特征在于，所述步驟4的具體實現(xiàn)過程如下：

t₁+t₂＝S/V

t₁-t₂＝τ，且t₁＞t₂

L＝V*t₁

由以上公式推導(dǎo)得到滲漏發(fā)生點距離上游水聽器的距離計算公式，即定位滲漏點的計算公式：

L＝(S+V*τ)/2

其中，t₁為上游水聽器測到滲漏點的聲波信息的時間，t₂為下游水聽器測到滲漏點的聲波信息的時間，L為滲漏發(fā)生點距離上游水聽器的距離，S為兩個水聽器的間距，V為信號沿管道傳播的速度，τ為時延值，k為水的體積彈性模量，ρ為水的密度，C為描述管道約束作用對聲波傳播速度影響的無量綱參數(shù)，對于供水管道取1，D為管道內(nèi)徑，E為管道材質(zhì)的楊氏彈性模量，e為管壁厚度。