[发明专利]基于音波信号检测输气管道微泄漏的建模方法

说明书

本发明提供了一种基于音波信号检测输气管道微泄漏的建模方法，包括以下步骤：构建正压输气管道系统，采集微泄漏音波信号，对采集到的音波信号进行预处理，建立微泄漏音波信号的高斯分布模型，根据测试音波信号的欧式距离与建立的高斯分布模型判断是否发生微泄漏。该发明在有限数据的条件下，通过构建微泄漏音波信号高斯分布模型来识别微泄漏信号，不仅有助于正压气体输气管道的微泄漏识别，而且在未来的研究中有助于解决管道微泄漏的泄漏点定位问题，避免了大量的物理公式且更为实用。

技术领域

本发明涉及天然气管道安全检测技术领域，具体涉及一种基于音波信号检测输气管道微泄漏的建模方法。

背景技术

正压输气管道是制造工厂最常见的组成部分，但经过一段时间的工作，管道易被腐蚀、氧化以及人为误操作等原因造成泄漏。早期阶段，管道会出现微小裂缝或者孔洞，随着时间推移，微小裂缝和孔洞演变成大裂缝，存在较大的安全隐患。目前，常用方法是在管道上安装压力和流量传感器，并加以定期巡逻。每种传感器都有特定的测量范围,导致微小泄漏不易被准确测量。已有研究给出了微泄漏的定义：漏流波动量F是低于1.2％F_normal(F_normal是标准的交通流)。

音波信号已成功应用于多种领域的检测与识别，比如岩石结构裂缝，水下材料识别和环境分析，环境感知，智能汽车，以及鲸鱼的种类识别。同时，音波信号也被应用于管道状态检测。例如，埋充气管道，石油和天然气管道,水管等等。

任何应用场景中音波信号的数据采集都是关键问题，需要特殊环境、特殊的管道系统等，有研究依赖于实际项目和工程系统收集音波信号，或者基于软件生成理论的音波信号，但都难以获得大数据量的音波信号。因此,用于理论研究的音波数据是有限的。

发明内容

本申请通过提供一种基于音波信号检测输气管道微泄漏的建模方法，以解决有限的音波数据条件下输气管道微泄漏的识别的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

一种基于音波信号检测输气管道微泄漏的建模方法，包括如下步骤：

S1：构建正压输气管道系统，采集微泄漏音波信号，其中，该正压输气管道系统由压缩机提供定压气体，将定压气体压入圆形管道，最后将定压气体压入另一个压缩机内，将第一麦克风放置于泄漏点，将第二麦克风放置于距泄漏点l米的管道处，所述第一麦克风和第二麦克风用于采集音波信号，该音波信号包括微泄漏音波信号和无泄漏音波信号；

S2：对采集到的音波信号进行预处理：

式中，Sn_i为第一麦克风采集的第i个微泄漏音波信号，b_i为第i个无泄漏音波信号，Sl_i为第二麦克风采集的第i个微泄漏音波信号，N₁是第一麦克风采集的微泄漏音波信号的个数，N₂是第一麦克风采集到的无泄漏音波信号的个数，N₃是第二麦克风采集的微泄漏音波信号的个数，N₄是第二麦克风采集到的无泄漏音波信号的个数，0＜N₁＜N₂＜N₃＜N₄＜N，N为训练集的大小；

S3：建立微泄漏音波信号的高斯分布模型，包括：

第一麦克风采集到的微泄漏音波信号建立的第一高斯分布模型：

第二麦克风采集到的微泄漏音波信号建立的第二高斯分布模型：