[发明专利]一种管道内异常信号定向方法

权利要求书

1.一种管道内异常信号定向方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100，利用安装在管道一端间隔预设距离的两个变送器感测管道内部的动态压力信号或声波信号，通过带有采样保持功能的数据采集设备顺序采集并提取预设时间长度的两个变送器的输出信号作为第一采集数据；

步骤S200，对提取的第一采集数据的两帧数据分别进行输出信号的归一化处理、均值调整及双极性处理，得到处理后的第二采集数据；

步骤S300，根据信号的极性从所述第二采集数据的两帧数据中分别查找出所述第二采集数据的信号最大极值，并根据两个最大极值对所述第二采集数据的两帧数据对应作异常信号的后沿处理，得到后沿处理后的第三采集数据；

步骤S400，对所述第三采集数据，任选一路信号做M-1点的前后双向一次线性插值，形成两个插值序列；然后分别计算所述两个序列与另一信号序列的互相关系数曲线，根据两条互相关曲线极值大小及其距中点的相对位置关系得到管道泄漏信号的传播方向。

2.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S100包括如下步骤：

步骤S110，在管道同侧的两个预设位置各安装一个声波或动态压力变送器，两信号变送器间隔为d米；

步骤S120，以采样周期T顺序轮流连续采集两个变送器的输出信号，在整分钟时刻对采集的两路信号分别打上时间标签，得到多个时间段的两路信号的采集数据各一帧；

步骤S130，设每个时间段采集数据的长度为N/2点，提取两个连续时间段的数据，其中前一时间段为历史采集数据，后一时间段为实时采集数据，将该历史采集数据和实时采集数据作为第一采集数据；

其中，d、T为大于0的正数；N为正整数。

3.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S200包括如下步骤：

步骤S210，对两个时间段的第一采集数据的两帧信号分别作去噪处理，滤除信号中的高频干扰；

步骤S220，对去噪处理后的第一采集数据的两帧信号分别作归一化处理，计算各自的均值，并使两帧信号都成为正负信号，得到处理后的第二采集数据。

4.根据权利要求3所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S220包括如下步骤：

步骤S221，设第一采集数据的一帧信号的序列x(k)，k=1…N的极大、极小值为maxX和minX；第一采集数据的另一帧信号的序列y(k)，k=1…N的极大、极小值为maxY和minY；其中，N为序列的长度；

对两个序列x(k)、y(k)分别作如下进行归一化处理，如下式所示：

x(k)=x(k)-minXmaxX-minX]]>

y(k)=y(k)-minYmaxY-minY]]> ；

步骤S222，计算得到同一时间段的采集数据的两帧信号中每帧数据的均值和均方根误差；

计算均值和均方根误差的计算公式如下：

meanV=1NΣk=1Nx(k)]]>

σ=Σk=1N(x(k)-x‾)2N-1]]>

式中，为序列的真值，由均值代替；

步骤S223，以同一时间段的采集数据中每帧数据的预设的均方根误差σ为界限，提取每帧信号中均方根误差以内的新数据序列，根据新提取的数据序列，重新利用步骤S222中的公式计算其各自新的均值和均方根误差；

步骤S224，根据各自新的均方根误差，通过逐次迭代方法最终计算得到各自精确的均值；

设两个序列x(k)和y(k)的最终均值分别为meanVx和meanVy，以其中一个序列x(k)为基准，对另一个序列y(k)作如下均值调整：

如果meanVy<meanVx，则利用下式计算序列y(k)：

y(k)=y(k)+(meanVx-meanVy)             k=1…N

否则，利用下式计算序列y(k):

y(k)=y(k)-(meanVy-meanVx)             k=1…N

利用下式对上式计算得到的两个序列x(k)、y(k)作双极性处理，得到双极性的两个序列x(k)、y(k)，即使得同一时间段的两帧信号都成为正负信号：

x(k)=x(k)-meanVx    k=1…..N

y(k)=y(k)-meanVx   k=1…..N

得到处理后的第二采集数据x(k)和y(k)。