[发明专利]基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法及泄漏检测装置

说明书

本发明公开了一种基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法及泄漏检测装置，该装置中，管道泄漏检测装置以STM32单片机为核心，主要包括传感器、放大器、滤波器、A/D转换模块及传输模块的设计。管道泄漏检测装置采集到数据后，通过无线通讯模块将数据传输到计算机；计算机则使用Matlab软件采用多方位邻域模式的小波通用阈值去噪和EMD重构相结合对采集的数据进行去噪处理，并通过相关分析进行定位，进而得到管道泄漏点的位置。本发明能有效的去除噪声，提取有用信号，从而显著地提高对管道泄漏点定位的精度。

技术领域

本发明涉及一种基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法及泄漏检测装置，特别涉及一种基于多方位邻域模式的小波通用阈值去噪和基于EMD重构的相关时延估计相结合的泄漏检测装置及方法，属于管道泄漏检测定位领域。

背景技术

在运输大量石油、天然气、化学品和水时，管道运输是最经济的运输方案。它具有运输总量大，不间断传送，不受气候等其他因素影响的优势。因此，管道运输成为继公路运输、铁路运输、水上运输、航空运输后的第五种主要运输方式。

据调查，2014年时全球用于运输的管道总长度已接近3800000km。目前，许多管道项目正处于构建中，并且都处于人口密集的区域。随着管道运输的普及，管道事故也随之而来，例如：管道爆裂、管道泄漏、非法钻井和进管盗油等现象，这类事故给社会和环境造成很大的影响。

除去一些人为因素，管道事故多是由管道老化、施工缺陷、管道腐蚀等因素引起的。因此，建立一个有效的管道泄漏检测系统是非常有必要的。在供水集输过程中，管道是主要的运输方式之一，但随着使用时间的增加，管道不可避免的会因为老化、腐蚀等原因而发生泄漏，从而导致周围环境的破坏和巨大的经济损失。

然而目前我国在城市供水管道检测监测技术方面非常落后，在泄漏检测方面，没有能够快速确定管道泄漏部位的技术和仪器。有些管道一旦发生泄漏，往往需要花费大量的物力、人力和时间来寻找泄漏点，为管道的安全运行带来事故隐患。

发明内容

针对供水管道泄漏时的信号比较微弱且混有大量噪声的问题，本发明提出提出城市供水管道连续泄漏声信号相关分析定位技术，研制便携式供水管道泄漏点检测装置，以提高供水管道检测技术水平，特别是提出一种基于多方位邻域模式的小波通用阈值去噪和EMD重构相结合的管道泄漏定位检测装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明还提供一种基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法，具体步骤如下：

步骤1：通过三个传感器S1、S2和S3分别采集管道泄漏产生的振动信号s1(t)、s2(t)和s3(t)；

步骤2：对信号s1(t)、s2(t)和s3(t)依次进行放大、滤波、A/D转换后得到采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)，并存储到SD卡；

步骤3：通过无线通讯模块将采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)传输到计算机；

步骤4：对采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)分别进行去噪处理，得到去噪后的采样序列y1(n)、y2(n)和y3(n)；

步骤5：采用基于EMD重构的相关时延估计方法对噪后的采样序列y1(n)、y2(n)和y3(n)进行计算，得到泄漏声波从泄漏点到达传感器S1和S2的时延估计值D₁₂以及泄漏声波从泄漏点到达传感器S2和S3的时延估计值D₂₃；

步骤6：根据步骤5中得到的时延估计值以及泄漏声波在管道介质中的传播速度进行定位：

式中：L1为泄漏点到S1的距离；L2为泄漏点到S2的距离；L₁₂:为S1和S2号之间的距离；V为泄漏声波在管道介质中的传播速度。