[发明专利]基于异构传感器的管道异常信号定位检测方法及装置

说明书

本发明提供基于异构传感器的管道异常信号定位检测方法，获取通过异构传感器阵列采集的声振信号，并进行预处理；对预处理数据进行融合，得到融合声源的融合特征数据；获得融合声源的位置信息和融合声源的特征信息；获取理想环境下样本库中正常声源信号的理想特征数据；根据融合特征数据和理想特征数据获得相似度；根据相似度及融合声源的特征信息判断声振信号是否异常。本发明采用不同的异构传感器进行信号采集，通过融合算法对预处理后的数据进行融合，去除掉地面以外的声源信号，根据声源定位算法获得融合声源的坐标和声音强度，有利于后续故障排查；根据相似度及融合声源的声音强度判断信号是否异常，提高地埋管道异常检测和定位的准确性。

技术领域

本发明涉及地埋管道的异常检测领域，具体涉及一种基于异构传感器的管道异常信号定位检测方法及装置。

背景技术

供水管道漏损检测根据原理不同，可大体归为两类：被动检测与主动检测。被动检测法是一种最直接、最原始的方法，一般是等到管道泄漏水体溢出地面后被人发现进而采取检修的方法，此方法只能修复明漏，而管道泄漏中更为普遍存在的暗漏则需要采取主动检测法检出以及维修。主动检测方法是针对不能被人直接发现的暗漏，利用不同原理的仪器及控制方法，进行人为漏点查找的方法，主要包括：音检漏法、相关分析检漏法、区域检漏法、示踪气体法、负压波法、探地雷达检漏法、瞬变流模型法。但是这些方法都具有自身固有的缺点和不足。

目前，我国各个城市的自来水公司普遍采用人工听音检漏法结合国外漏损监测设备进行城市供水管网的漏损控制。

当供水管道发生泄漏时，泄漏的高压水流摩擦管壁，并冲击周围的土壤介质，导致土壤与管道均产生不同程度的振动，并以声波的形式向四周扩散。同时，泄漏的产生导致泄漏点管内水压降低，产生气穴，并且水流状态发生改变，形成湍流。气穴的消失与流态的改变均会与管壁耦合产生振动。各种不同类型的振动源激励产生不同频率的声波沿管道以及土壤介质向远处传播，听音法检漏时可在管道裸露处直接拾取声音信号，也可在地面拾取声音信号。一般，声音信号沿土壤传播的距离比较有限，在漏点附近采用地面拾音也能比较准确的判断漏点的存在。

目前，人工听音检漏法主要采用手持听音设备进行地埋水管泄露监测。此类方法对操作环境要求较高，一般在夜晚环境噪声比较微弱的时候进行，另外听音法对操作工人的经验有很强的依赖性，并且长时间从事音听工作也会对人体健康造成损害。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于异构传感器的管道异常信号定位检测方法及装置。

本发明的技术方案概述如下：

一方面，本发明提供一种基于异构传感器的管道异常信号定位检测方法，其特征在于，包括：

获取通过异构传感器阵列采集的声振信号，并进行预处理，得到预处理数据；

基于云模型的融合算法对所述预处理数据进行融合，得到融合声源的融合特征数据；

基于声源定位算法获得融合声源的位置信息和融合声源的特征信息；所述融合声源的位置信息表征所述融合声源的位置；

获取理想环境下，样本库中正常声源信号的理想特征数据；根据所述融合特征数据和所述理想特征数据，获得相似度；

根据所述相似度及所述融合声源的特征信息判断所述声振信号是否异常。

进一步地，所述基于声源定位算法获得融合声源的位置信息和融合声源的特征信息，包括：

建立坐标系；以异构声振传感器阵列的中心为原点，建立直角坐标或球坐标；

根据信号衰减公式和距离公式联立方程计算出每一融合声源的位置信息和特征信息；其中，所述位置信息为坐标信息，所述特征信息为声音强度。

进一步地，根据所述融合特征数据和所述理想特征数据，获得相似度，包括：