[发明专利]一种基于小波分析的光纤预警系统降噪方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于小波分析的光纤预警系统降噪方法及装置。

背景技术

油气管道遭受人为破坏的方式层出不穷，光纤传感技术逐渐被应用于这个领域，如澳大利亚FFT公司采用激光长距离干涉仪监测技术，但是由于监测灵敏度、监测长度(20公里左右)、定位精度和系统噪声等方面不能满足油气管道安全预警的工程要求。针对土壤震动信号的分析和处理，采用如统计模式是别的方法对其进行精确的模式对比，但因为油气管道的土壤振动信号存在多种特征交迭、背景噪音杂乱、不同信号特征相似度较大等特点，造成虚警率过高，无法给管道维护人员提供更精确的报警事件类型信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于小波分析的光纤预警系统降噪方法及装置，以保证光纤预警系统提供的报警信息的准确性和有效性。

一方面，本发明提供了一种基于小波分析的光纤预警系统降噪方法，应用于输油管道的光纤预警系统中，包括：

读取用于记录样本信号的源文件，其中，所述源文件为二进制数据，所述样本信号为所述光纤预警系统采集到的管道沿线实际的振动信号，所述样本信号中包含噪声和目标信号；

将二进制的所述源文件变换成数组波形文件；

将所述数组波形文件通过小波分析降噪子程序中，并通过所述小波分析降噪子程序对所述数组波形文件中的所述样本信号进行降噪处理，以去除所述噪声并获得所述目标信号，其中，所述小波分析降噪子程序具有预设小波分解层数和预设小波基；

输出所述目标信号。

优选地，所述读取用于记录样本信号的源文件，包括：

采用波形文件的处理方式，读取所述源文件。

优选地，所述通过所述小波分析降噪子程序对所述数组波形文件进行降噪处理，包括：

在LabVIEW的环境下，通过所述小波分析降噪子程序对所述样本信号进行小波分析的信号降噪处理。

优选地，所述输出所述目标信号，包括以下方式中的一种或多种：

将所述目标信号通过时域的第一示波器进行显示；

将所述目标信号通过快速傅里叶变换子程序，使得所述目标信号从时域信号变成频域信号，再将所述目标信号以频谱图的形式通过频域的第二示波器进行显示；

将所述目标信号通过声音输出子程序转换成为声音信号，并通过音频输出设备输出所述声音信号。

优选地，所述预设小波分解层数为6，所述预设小波基为bior4_4。

另一方面，本发明还提供了一种基于小波分析的光纤预警系统降噪装置，应用于输油管道的光纤预警系统中，包括：

读取模块，用于读取用于记录样本信号的源文件，其中，所述源文件为二进制数据，所述样本信号为所述光纤预警系统采集到的管道沿线实际的振动信号，所述样本信号中包含噪声和目标信号；

变换模块，用于将二进制的所述源文件变换成数组波形文件；

小波分析降噪模块，用于接收所述数组波形文件，并通过小波分析降噪子程序对所述数组波形文件中的所述样本信号进行降噪处理，以去除所述噪声并获得所述目标信号，其中，所述小波分析降噪子程序具有预设小波分解层数和预设小波基；

输出模块，用于输出所述目标信号。

优选地，所述读取模块，还用于：

采用波形文件的处理方式，读取所述源文件。

优选地，所述小波分析降噪模块，还用于：

在LabVIEW的环境下，通过所述小波分析降噪子程序对所述样本信号进行小波分析的信号降噪处理。

优选地，所述输出模块，还用于：

将所述目标信号通过时域的第一示波器进行显示；或

将所述目标信号通过快速傅里叶变换子程序，使得所述目标信号从时域信号变成频域信号，再将所述目标信号以频谱图的形式通过频域的第二示波器进行显示；或

将所述目标信号通过声音输出子程序转换成为声音信号，并通过音频输出设备输出所述声音信号。

优选地，所述预设小波分解层数为6，所述预设小波基为bior4_4。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、时频局部化特性：小波变换在时间轴上能准确定位信号的突变点。

2、多分辨率特性：由于具有多分辨率的方法，能对信号的非平稳特征进行非常好地刻画，如尖峰、边缘、断点等，便于信号特征提取。

3、解相关特性：小波变换可以对信号解相关，让噪声能量分布于大部分小波系数上，而信号的能量只集中于少数几个小波系数上。