[发明专利]一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法

权利要求书

1.一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法，其特征在于，包括：

采集泄露管道次声波的泄露原始数据X_i(t)；

将泄露原始数据X_i(t)中截取等长度的时域信号x_n,i(t)，并利用傅里叶变换计算得频域信号X_F,i(s)，建立频域信号X_F,i(s)的幅值频谱图；以幅值频谱图的峰值对应频率f_t为基准构建有效频率窗口；

将频域信号X_F,i(s)分为M段单元信号x_m，利用差分能量模型去除受噪声影响的单元信号x_m，并重新结合形成稳定信号x_c,i；

对稳定信号x_c,i进行Prony分解，计算出极值和留数；根据有效频率窗口对极值和留数进行筛选后，重构真实信号得到消噪完成后的完整信号x(t)。

2.根据权利要求1所述的一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法，其特征在于，将泄露原始数据X_i(t)中截取等长度的时域信号x_n,i(t)，并利用傅里叶变换计算得频域信号X_F,i(s)，方法包括：

将泄露原始数据X_i(t)中截取等长度的时域信号x_n,i(t)，按照一定时间间隔对各时域信号x_n,i(t)进行采样获得采样信号x_n,i(a)；对采样信号x_n,i(a)进行傅里叶变换计算得频域信号X_F,i(s)，计算公式为：

公式中，为旋转因子，j为虚部；A为采样信号x_n,i(a)的信号长度。

3.根据权利要求2所述的一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法，其特征在于，建立频域信号X_F,i(s)的幅值频谱图，方法包括：

计算频域信号X_F,i(s)对应的频率f_s，公式为：

公式中，s为频域信号X_F,i(s)对应的序号；n为时域信号x_n,i(t)的时间；f_c表示为时域信号x_n,i(t)对应的频率；

以频率f_s为横坐标，频域信号X_F,i(s)的幅值为纵坐标建立幅值频谱图。

4.根据权利要求3所述的一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法，其特征在于，以幅值频谱图的峰值对应频率f_t为基准构建有效频率窗口，方法包括：将幅值频谱图的峰值对应频率f_t作为基准，设定有效频率宽度为b，构建有效频率窗口为[f_t-b,f_t+b]。

5.根据权利要求4所述的一种基于城市管道泄漏的监测数据降噪方法，其特征在于，利用差分能量模型去除受噪声影响的单元信号x_m，并重新结合形成稳定信号x_c,i；方法包括：

所述差分能量模型的计算公式为：

Δx_m＝x_m+1-x_m

公式中，Δx_m表示为相邻段的单元信号x_m的能量差；ρ为噪声不确定性参数；表示为频域信号X_F,i(s)中单元信号x_m能量差值的统计平均值；

当时，对单元信号x_m进行去除；当时，对单元信号x_m进行保留；将保留的单元信号进行重新结合形成稳定信号x_c,i。