[实用新型]一种管道信号噪声抑制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及压力管道信号噪声消除技术领域，尤其涉及一种管道信号噪声抑制方法及系统。 

背景技术

管道运输是运输量大、安全性高、节能经济的油气输送方式。近期我国将建成多条油气输送管道，形成“两纵、两横、四枢纽、五气库”，超过10万公里的油气管输格局。 

由于管道运输固有的高压、易燃、易爆特性，长输管道的安全管理极为重要。泄漏是长输管道运行中最主要的安全隐患之一，气体管道的泄漏往往会造成中毒、火灾和爆炸等严重事故。近年来，犯罪分子在原油、成品油管道打孔盗油，给国家造成了巨大的经济损失。因此加强对管道的安全性管理，提高管道泄漏监控的有效性成为当务之急。而对管道泄漏的有效监控，是以获得及时可靠的管道运行信号为基础的。 

目前，由于信号失真而产生的系统误报情况举不胜举，使得管道泄漏监控成为纸上谈兵，实际上，油气管道因及时监控到泄漏信息而获得的经济效益微乎其微。 

实用新型内容

针对管道监控实际环境中获取的监控信号往往信噪比极低，影响和限制了监控可靠性和定位准确度这一实际问题，以及目前用于管道信号中的去噪方法研究滞后这一理论问题；本实用新型立足于对管道信号噪音的处理，将系统获得的信号通过管道信号噪声抑制方法以抑制管道信号噪声；即通过自适应滤波、背景噪音功率谱估计、维纳滤波，提高被检测信号的信噪比，然后将去除噪音及干扰之后的目标信号传输给系统，从而实现对管道泄漏的有效监控。 

为此，本实用新型提出了一种管道信号噪声抑制系统，该管道信号模型如下： 

y(n)＝s(n)+b(n)+c(n) 

其中，y(n)是数据采集系统采集到的信号，采集到的信号可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号，通常，采集到的信号包括目标信号及各种噪声功率谱初始值，并选择系统信噪比较低的时刻和频率点，进行背景噪声功率谱的更新，之后，通过维纳滤波器可以线性最优地去除背景噪声。其中，传感器包括：加速度传感器，振动传感器，压力传感器，声波传感器，温度传感器，流量信号传感器。对于管道没有噪声源的无分支管道，在管道上安装2个传感器，两个传感器之间的安装间距为5米~200米。对于管道有噪声源的无分支管道，在管道上安装4个传感器，4个传感器组成2个传感器对，每个传感器对的2个传感器之间的安装间距为5米~200米。对于有噪声源的具有1个或多个分支的管道，在管道上安装4个传感器，4个传感器组成2个传感器对，每个传感器对的2个传感器之间的安装间距为5米~200米。对于有噪声源的具有1个或多个分支的管道，在管道上安装多个传感器，多个传感器组成2个传感器阵列，每个传感器对的2个传感器之间的安装间距为5米~200米。 

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细说明。 

图1无分支无噪声源管道传感器安装方法； 

图2无分支无噪声源管道传感器安装方法； 

图3有分支噪声源管道，4传感器安装方法； 

图4有分支噪声源管道，多传感器安装方法； 

图5系统工作原理框图； 

图6自适应噪声抵消方法。 

具体实施方式

首先，需要在管道上安装多个传感器(可以是加速度传感器、振动传感器、压力传感器、声波传感器、温度传感器和流量信号传感器等)采集管道上不同位置的信号。然后利用维纳滤波器抑制平稳或者缓慢变化的背景噪声，利用自适应滤波器抑制管道操作引起的干扰。 

首先定义管道信号模型如下： 

y(n)＝s(n)+b(n)+c(n)           (1) 

其中，y(n)是数据采集系统采集到的信号。采集到的信号可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号。通常，采集到的信号包括目标信号及各种噪声和干扰。 

s(n)是管道内待检测目标信号。可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号，该信号未知。 

b(n)是背景噪声信号。这里把电路噪声、管道内信号噪声等功率谱随时间缓慢变化的信号定义为背景噪声信号。 

c(n)是干扰噪声信号。这里把管道操作引起的信号干扰、人为破坏引起的信号干扰等功率谱随时间变化较快的信号定义为干扰噪声信号。 

把公式(1)变换到频域，结果如下： 

Y(k)＝S(k)+B(k)+C(k)         (2)