[发明专利]一种天然气管道安全监控方法及系统

权利要求书

1.一种天然气管道安全监控方法，其特征在于，所述方法包括：

将声波传感器部署到天然气管道，利用声波传感器采集天然气管道的声波信号；

利用声波信号放大器对采集到的声波信号进行放大处理，并对放大后的声波信号进行采样，得到采样信号；

对采样信号进行预加重和加窗的预处理，得到预处理完成的采样信号；

利用异常信号检测算法检测采样信号中存在的异常信号；

根据异常信号，利用结合信号分解的天然气管道泄漏位置定位算法定位到天然气管道的泄漏位置，并将泄漏位置发送给天然气管道安全监控人员。

2.如权利要求1所述的一种天然气管道安全监控方法，其特征在于，所述利用声波传感器采集天然气管道的声波信号，包括：

将n个声波传感器均匀部署在天然气管道中，每个声波传感器之间的距离为N/n，其中N为天然气管道的长度；

所述第i个声波传感器所采集到的声波信号为x_i(t)，它是由J个未知信号源s_j(t)卷积混合而成的含噪声波信号，所述卷积混合公式为：

其中：

a(t)为冲激响应；

s_j(t)表示第j个未知信号源；

J为未知信号源的个数；

b_i(t)为噪声信号；

x_i(t)为第i个声波传感器所采集到的声波信号；

t表示传感器离散采集时间。

3.如权利要求2所述的一种天然气管道安全监控方法，其特征在于，所述利用声波信号放大器对采集到的声波信号进行放大处理，包括：

利用声波信号放大器对采集到的声波信号进行放大处理，所述对声波信号进行放大处理的公式为：

其中：

a_s表示声波传感器的灵敏度；

R_C表示声波信号放大器的反馈电阻；

β表示放大系数，将其设置为1.3；

ε表示声波信号x(t)的持续时间；

x′(t)表示放大后的声波信号；

对放大后的声波信号进行采样处理，设置声波信号的采样周期为T，则采样得到的采样信号为：

其中：

x′(nT)；

t表示信号的接收时间；

w表示采样频率的1/2，

4.如权利要求3所述的一种天然气管道安全监控方法，其特征在于，所述对采样信号进行预加重和加窗的预处理，包括：

1)所述预加重的函数为：

H(x′(nT))＝1-ax′(nT)^-1

其中：

x′(nT)为采样信号；

a为预加重系数，本发明将其设为0.912；

2)利用汉明窗对采样信号进行加窗处理，所述汉明窗的时域表达式为：

其中：

n为采样信号的帧数；

N为采样信号的总长度。

5.如权利要求4所述的一种天然气管道安全监控方法，其特征在于，所述利用异常信号检测算法检测采样信号，包括：

1)对于采样信号x′(nT)＝[x′(T),x′(2T),…,x′(NT)]，其中N表示采样信号长度；若x′(iT)与x′((i+1)T)极性相同，则x′(iT)与x′((i+1)T)属于同一个子信号x′_sub(i)；否则x′(iT)与x′((i+1)T)分别为子信号x′_sub(i-1)的结束点和子信号x′_sub(i+1)的起始点；

2)将采样信号分解为M个子信号x′_sub(i)，且子信号x′_sub(i)的峰值为A(i)；

3)将子信号按峰值的绝对值从大到小进行排序，将有序峰值序列中前m个峰值所对应的子信号作为异常信号。