[发明专利]基于音频特征识别的江河涌潮检测方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及到一种基于音频识别的江河涌潮实时自动检测方法，可用于江河涌潮监测与预报预警。

背景技术

地球和月球间的引力和离心力差会引起海平面的变化，会形成的潮水涨落。而在世界上许多强潮河口，由于特殊的地理结构会形成凶猛的涌潮，涌潮来势凶猛、行进快速快、紊动强烈(如杭州湾喇叭口地形所形成的天下奇观——钱江大潮以及巴西亚马逊河潮)。由于人们对江潮习性认识不足以及缺乏对涌潮到达沿江各危险点时间的准确预报，对沿江人们的生产、生活带来一定的破坏性，常年发生人员伤亡等事件。虽然水文水利部门可根据天文数据进行涌潮预报，但由于沿江各个危险点受风力、风向以及其河床特殊地理与演变，水文部门对涌潮的预报时间与涌潮实际到达现场的时间有时误差高达1小时甚至更多，由此对沿江相关作业生产和观潮带来极大的安全隐患。

关于内河水情监测方面运用较多，如水情监测系统在龙凤山灌区的应用、黄河三门峡至小浪底区间水情自动测报系统、分布式监测技术及其在水情监测系统中的应用等等。国内相关发明专利，实时水文信息自动监测和灾情预警报警系统(200610111352.X)提出一种基于实时水文信息的自动监测和灾情预警方法。

目前国内外基于音频识别的相关技术研究较多，如直升机声信号的检测和识别，不同车型的车辆音频与振动信号特征，仓储物害虫音频的模式识别等，但利用音频识别技术进行涌潮自动识别与监测尚未见报道。其中不同车辆音频识别方法是基于独立分量分析，语音和音乐的音频活动检测方法是基于信噪比测量的统计量进行判断和处理等等。由于涌潮潮头伴有较强的声音，与江边的其它环境声音(各种车辆、船舶、动物等)有明显区别，本江河涌潮识别方法是一种基于音频能量特征幅值，通过提取其音频能量特征，有效识别涌潮，并建立其监测预报系统。与目前水文部门的预报相比，该方法方便易用，能显著提高预报的实时性和准确度，为沿江生产作业和观潮提供了有力的预警安全保障。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于音频特征识别的江河涌潮检测方法。

本发明方法通过在沿江布设的音频探测装置，由其负责采集涌潮音频信号，分析处理、识别，并将涌潮到达信息通过无线通讯网络发送到涌潮监测中心；中心根据涌潮达到信息再向沿江上游各危险点发出该涌潮安全预报。通过音频探测装置采集涌潮音频信号，对其音频信号进行带通滤波保留对涌潮音频识别有用的频段，提取该频段的特征——音频能量，计算其能量幅值，并根据涌潮频谱特征而预先设定的门限，进行涌潮自动识别监测点是否有涌潮，并对其上游监测点作涌潮预报。

本发明方法的具体步骤是：

1、音频探测装置接收音频信号，对接收的音频信号进行带通滤波，滤除有效音频信号频率范围f1～f2以外的噪声信号，500Hz≤f1≤2000Hz、2500≤f2≤4000Hz；所述的音频探测装置为设置在水上的麦克风或设置在水下的声纳；

2、对连续T时间长度的音频信号进行离散傅立叶变换，1秒≤T≤20秒；所述的进行离散傅立叶变换是对T时间内的N个采样点{x(0)，x(1)，…，x(N-1)}做如下的变换，得到其一维频谱序列X(n)；

X(n)=Σk=0N-1x(k)e-2πink/N,k=0,1,...,N-1]]>

利用下式计算得到涌潮音频能量平均值Average；