[发明专利]基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法

说明书

本发明公开了一种基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法，通过对自由移动式管道内检测器所采集的声音振动信号进行等时间间隔划分，并对每个划分的时间段内声音振动信号进行FFT运算，根据运算出的各频段幅值大小，结合管道泄漏频谱特性，对管道泄漏情况进行判断，根据每个数据段所处的时间段信息，结合自由移动式管道内检测器的位置信息，可对管道泄漏点进行定位，实现管道泄漏噪声信号时域和频域的综合交叉分析验证，可以显著提高管道泄漏或气囊的检测识别成功率，结合标定拟合的关系曲线，能够精确的估算管道泄漏量和气囊大小。

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，涉及一种管道泄漏识别方法，具体是一种基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法。

背景技术

自来水管网是现代城市必备的基础设施，其管道受输送工况、地理环境、气候变化、建筑施工以及人为破坏的影响，并且随着使用年限的增加，会逐渐出现焊缝开裂、腐蚀穿孔等现象，从而形成泄漏或气囊。

目前，基于负压波法和流量平衡法的泄漏检测技术能够检测到处于两个检测点之间的自来水管道泄漏点，然而，对于泄漏点精确定位尚未很好解决，并且当两个检测点之间存在多个泄漏点或气囊时，上述检测技术就无法精确辨识这些泄漏点或气囊。鉴于传统检测技术只能有效检测到较大泄漏，对于微小泄露无能为力，而后者的损失已经不可忽视，同时传统检测技术的错报误报概率较大，长期对较长管线的监测成本巨大，难以有效实施。

管道在泄漏发生时会产生声音和振动，因此，将传统高精度的声学传感器放置于管道内，并让其可以在管道内自由运动，这样不仅可以获得更加精确的检测结果，还可以降低检测费用，实现巨大的经济效益，降低损失。在管道内投放可自由移动载体，利用其搭载的高灵敏度的声音传感器探测管道泄露产生的声音和振动信号。同时，管道内自由移动载体利用加速度传感器记录移动的距离。

现有技术包括“输油管道微泄漏检测方法(ZL201110402320.6)”和“ANOMALYDETECTOR FOR PIPELINES(PCT/CA06/00146)”，这些技术侧重于实现管道内声音、温度、磁力等各种参数的获取，并简单提及了根据获取某些信号的异常来判断管道是否存在泄漏。然而，上述技术并未给出针对所获取参数信息采取何种处理方法来进行泄漏或气囊检测识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法，通过对自由移动式管道内检测器所记录的声音振动信号进行时域分段频谱分析，实现管道泄漏评判，基于自由移动式管道内检测器所记录的惯导数据计算其在管道内的移动距离，对泄漏点进行定位。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法，具体包括以下步骤：

步骤101，从自由移动式管道内检测器所记录的原始数据文件中读取所采集的声音振动信号、惯导信息数据和时间信息，并对以上数据进行低通滤波处理；

步骤102，根据自由移动式管道内检测器所记录的惯导信息数据和时间信息，计算出自由移动式管道内检测器在管道内的移动距离，并得到时间－位置关系曲线；

步骤103，对自由移动式管道内检测器所记录的声音振动信号进行时域上的划分，对时域分段数据进行FFT功率频谱计算，并附加时间信息；

步骤104，将声音振动信号时域分段功率频谱所附带时间信息与自由移动式管道内检测器的时间-位置关系曲线进行匹配；

步骤105，以声音振动信号的位置－声强关系曲线和位置－频谱关系曲线为基础，采用预设的检测识别算法，对管道泄漏点或气囊的进行自动检测，获取所有泄漏点或气囊的位置信息、功率频谱信息和声音强度信息；

步骤106，基于泄漏点或气囊的位置信息、功率频谱信息和声音强度信息，结合预设的标定关系曲线，对泄漏点的泄漏量或气囊大小进行估算。