[发明专利]一种排水管道堵塞故障的检测方法

权利要求书

1.一种排水管道堵塞故障的检测方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

S1、安装排水管道堵塞故障的检测装置；

S2、选择已知的管道无故障段进行检测，计算机控制声卡产生的信号X(t)经功率放大器、扬声器通过水听器接收，计算机从接收端获得正常管道的信号Y₁(t)；

S3、在上述已知的管道无故障段人为的放置堵塞物，计算机控制声卡产生的信号X(t)经功率放大器、扬声器通过水听器接收，计算机从接收端获得堵塞管道的信号Y₂(t)；

S4、获取排水管道两种工况下的声响应信号G(t)，计算方法为其中水听器采集到的管道声信号为Y(t)，声卡发射的正弦信号为X(t)；根据响应信号计算方法，分别得到正常管道的响应信号堵塞管道的响应信号

S5、分别对正常管道、堵塞管道两种工况下的声响应信号进行SVD分解，分解后得到正常管道、堵塞管道两种工况下的信号分量；

S6、对两种工况下信号分量提取能量熵指标和近似熵指标，将得到的能量熵指标作为特征向量集合A，将得到的近似熵指标作为特征向量集合B，将两种指标的提取结果合并作为初始特征向量集合C₁；

S7、将步骤S6得到的能量熵特征向量集合A使用距离可分性判据方法得到类内离散矩阵S_W1和类间离散矩阵S_B1；

S8、将步骤S6得到的近似熵特征向量集合B使用距离可分性判据方法得到类内离散矩阵S_W2和类间离散矩阵S_B2；

S9、将步骤S6得到的初始特征向量集合C₁使用距离可分性判据方法得到类内离散矩阵S_W3和类间离散矩阵S_B3；

S10、计算能量熵指标的权重近似熵指标的权重为将各个特征向量集合加权得到新的特征向量集合C₂，C₂＝A×w₁+B×w₂；tr()表示取矩阵的迹；

S11、采用特征向量集合C₂训练随机森林分类器，得到故障识别模型；

S12、针对管道的其他段采用步骤S4～步骤S10的方法获取特征向量集合，采用步骤S11中训练好的随机森林分类器对管道的其他段进行故障的识别。

2.根据权利要求1所述的排水管道堵塞故障的检测方法，其特征在于：通过构建Hankel矩阵进行SVD分解。

3.根据权利要求1所述的排水管道堵塞故障的检测方法，其特征在于：所述排水管道堵塞故障的检测装置包括两根伸缩杆、声卡、功率放大器、扬声器、筛网、水听器、滤波器和计算机；

所述两根伸缩杆从两个不同的下水井盖伸入至井底，扬声器固定在伸缩杆Ⅰ的下端，伸缩杆Ⅰ的地面端通过功率放大器、声卡连接计算机；伸缩杆Ⅱ底端放置筛网方便声信号聚集，水听器固定在伸缩杆Ⅱ的下端且位于筛网上方，伸缩杆Ⅱ的地面端通过滤波器连接计算机；

计算机控制声卡产生的信号经功率放大器放大，放大后的信号经由伸缩杆Ⅰ的内置导线传递至扬声器进行声音的发射；水听器接收管道内的声音信号内置导线的伸缩杆Ⅱ传至滤波器进行滤波，将滤波后的信号输入到计算机中进行数据处理。

4.根据权利要求3所述的排水管道堵塞故障的检测方法，其特征在于：所述扬声器、水听器在井底上方呈一上一下放置。