基于变分模态分解的管道泄漏信号降噪方法

管道泄漏信号的降噪是精确定位泄漏点的关键,但该信号具有非平稳、非线性的特性,传统方法对这类信号的去噪效果有限。为了有效剔除噪声以提升泄漏定位的精度,提出了一种基于变分模态分解（variational mode decomposition,简称VMD）的自适应降噪方法。首先,通过相关系数筛选有效固有模态函数（intrinsic mode function,简称IMF）实现信号重构;其次,根据重构信号信息熵的最小值,得到VMD的最优分解层数和最优降噪信号;最后,通过负压波理论实现泄漏定位,并搭建了管道泄漏实验系统对所提方法进行验证。结果表明：该方法能有效抑制噪声,保留了信号的波形特征,且能识别出明显的负压波拐点;泄漏定位的最小相对误差为0.9%,最大为3.75%。与传统方法相比,所提方法定位的精度更高,结果更稳定。     

基于虚拟仪器的高温压力管道光纤光栅应变监测软件设计

为预防高温压力管道泄漏或恶性爆管事故的发生,研制了耐高温长周期光纤光栅对高温管道表面应变进行实时监测的安全预警系统.在使用光纤光栅解调仪进行信号解调的基础上,开发了基于PC机的高温压力管道光纤应变监测软件,该软件使用虚拟仪器编译软件LabVIEW进行编写,具备信号分析、实时报警、数据管理、监测报表以及参数设定等功能.文中在对应变超限预警模型分析的基础上,采用了累计应变和应变速率2种方式进行编程,实现了对应变信号的实时监控和预警.     

基于小波包熵与Gabor小波变换的管道连续型泄漏源定位

针对压力管道泄漏声发射信号的含有高频噪声、多模态以及频散现象,影响对泄漏源定位精度的问题。研究了一种基于Gabor小波变换与小波包熵值降噪相结合的方法对泄漏源进行定位。首先对采集的泄漏信号进行小波包熵值降噪以滤除背景噪声,其次对降噪后的信号进行Gabor小波变换获得其在特定频率下的时间-频率空间分布,确定不同模态信号到达同一个传感器的时间差,并结合压力管道的频散曲线特性确定该频率下不同模态的群速度,最终实现对管道泄漏源的精确定位。     

分布式光纤管道泄漏检测及预警技术研究

介绍了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检预警技术,利用与管道同沟敷设的光缆中的3条单模光纤构成分布式光纤微振动传感器检测管道沿线的振动信号,可以有效地检测管道沿线所发生的泄漏和异常事件.阐述了检测系统的组成和工作原理,分析了检测系统定位结构和方法.采用小波软阈值消噪对现场检测信号进行处理,可以有效地消除噪声和提高检测灵敏度.理论分析和测试结果表明,该测试技术具有较高的测试灵敏度和定位精度.     

小波去噪在供水管网泄漏信号处理中的应用

当供水管网发生泄漏时,引发的管道振动信号沿管道向两端传播,通过压电式振动加速度传感器采集信号以及降噪处理,可实现漏点定位。对比传统的阈值去噪算法,文章综合了软阈值法和硬阈值法理论,提出一种新的改进阈值去噪算法;对仿真信号和实测泄漏信号进行降噪处理,与传统方法比较表明:改进后的阈值函数在信号的信噪比和均方根误差方面均有所提升。     

基于小波变换的管道泄漏声发射检测信号处理

针对管道泄漏声发射检测信号中含有大量噪声导致定位精度低这一实际,研究了基于小波变换的声发射检测信号降噪技术,利用小波函数阀值降噪法对泄漏系统所采集的信号进行滤波处理,以保证采集到的瞬态信号有效性,并采用互相关分析法对泄漏点定位.10种工况下实验结果表明,采用小波变换对声发射检测信号处理处理后,管道的定位精度在5％之内,满足工程实际需要.     

基于Markov特征的油气管道泄漏检测与定位方法

针对传统的基于压力信号的管道泄漏检测方法误报率和漏报率偏高,同时定位误差较大的缺点,设计了一种基于Markov特征的管道泄漏检测与定位方法。首先,将管道压力数据构造为Markov链的形式,并提取其动态特征;然后,将所提取的特征应用于Neyman-Pearson异常检测方法之中,检测全部压力数据样本的状态,并对检测到的异常样本进行同源信号匹配,修正检测结果;最后,将相似性定位方法与连续小波定位方法结合,确定管道首末两端响应压力变化的时间差,并根据管道长度和压力波传输速度等信息,对泄漏源定位。所提方法能应用于小泄漏和缓慢泄漏的检测与定位,易于实现,误报率与漏报率显著降低,定位精度提高。通过对历史数据的分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于Φ-OTDR技术的城市地下供水管网主干线泄漏检测与定位

为解决城市地下供水管网水泄漏无法检测及定位的问题,提出基于相位敏感的光时域反射仪Φ-OTDR技术的水声泄漏检测技术。该技术作为一种分布式光纤振动传感器,具有多点探测、灵敏度高、结构简单、低成本等先天优势,应用于城市地下供水管道的实时监测,具有很好的发展前景。本文搭建供水管道水泄漏的模拟实验平台,通过分析泄漏信号的特征频谱分量,排除现场实验环境中其他干扰因素的影响,实现对水泄漏信号的识别,分离与定位,并得到了较高的信噪比。理论分析和现场模拟实验表明,Φ-OTDR技术可以应用于城市地下供水管网漏水事件的监测与定位。     

基于动态聚类的气体管道泄漏检测与定位

传统负压波法无法对管道已有的稳态泄漏进行检测,本文提出了一种新型的气体管道泄漏检测与定位技术,设计了管道已有稳态泄漏的实验装置。通过在管道末端主动施加外部扰动引入干扰,分析管道在此扰动信号作用下的瞬态流动,根据不同泄漏工况下管道首末端压力、流量数据的特征,用动态聚类方法设计辨识管道泄漏工况的分类器。测试结果表明,该方法能够实现气体管道已有稳态泄漏的检测与定位。     

基于DOFVS的新型压力输水管道泄漏在线监测方法

压力输水管道因内部压力及外部使用环境腐蚀等因素经常造成爆管泄漏等问题,根据管道泄漏时会引起泄漏点周围管壁振动这一特点,利用基于相位敏感光时域反射仪技术的分布式光纤振动传感技术(DOFVS)提出了一种新型压力输水管道光纤在线泄漏监测方法,此方法利用普通单模通信光纤拾取泄漏点引起的管道振动信号并进行实时检测和定位。在室内测试环境下,该系统能够检测出DN90 cm×EN2 cm普通钢制压力输水管道在0.4 Mpa压力下,泄漏孔径为4 mm的泄漏;在室外测试环境下,该系统能够检测出DN200 cm×EN2 cm普通钢制压力输水管道在0.27 Mpa压力下,泄漏量大于11 L/s泄漏孔的泄漏。此外,采用多尺度小波分解去噪方法,对监测信号中的环境噪声信号进行滤除,并取得了良好的去噪效果。