基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于VMD‑PSE的压力管道多点泄漏定位方法，利用变分模态分解与功率谱熵相结合，将功率谱熵引入，对泄漏信号的低频区与高频区进行区分，弥补变分模态分解在高频区域信号分离不理想的缺点，对信号高低频域进行有效的处理，获取更多的有效的泄漏信息；并通过奇异值分解提取特征值对源信号进行估计，结合盲源分离方法分离出各源泄漏信号；最后利用互时频分析方法提取各源泄漏信号的时延，实现管道多点泄漏的精确定位。

Multi-point Leakage Location Method for Pressure Pipeline Based on VMD-PSE

The invention provides a multi-point leak location method for pressure pipeline based on VMD PSE, which combines variational mode decomposition with power spectral entropy and introduces power spectral entropy to distinguish the low-frequency region from the high-frequency region of the leakage signal, makes up for the disadvantage of unsatisfactory signal separation in the high-frequency region of the variational mode decomposition, effectively processes the high-low-frequency domain of the signal and obtains more effective results. The leakage information is extracted by singular value decomposition and eigenvalues are extracted to estimate the source signals, and the source leakage signals are separated by blind source separation method. Finally, the time delay of each source leakage signal is extracted by cross-time-frequency analysis method to realize the accurate location of multi-point leakage in pipelines.

【技术实现步骤摘要】
基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法
本专利技术涉及管道泄漏检测定位
，特别是涉及一种基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法。
技术介绍
随着城市化建设速度的不断加快，城市埋地油气管道规模越来越大。管道在长期使用中，因受内外腐蚀等多种因素影响，导致管壁减薄或破裂而发生泄漏，尤其是早期发生的微小泄漏，因泄漏量微小而不易被察觉，难以被在线监测系统捕捉，具有较大的隐蔽性。由于管道多点泄漏源不仅受到非泄漏信号的干扰，且泄漏源之间的信号相互影响，会导致其对多点泄漏的定位误差较大，加上环境噪声等因素影响，给多点泄漏源的精确定位带来困难。以此所提出的该方法能够有效解决管道多点泄漏源信号受噪声以及非泄漏信号等干扰信号与因混合而导致各源信号难以提取的问题，造成管道各泄漏源信号相应延时信息难以提取，定位不准确。变分模态分解(VMD)是由Dragomiretskiy等在2014年，提出一种自适应信号处理新方法，相较于经验模态分解、局部均值分解方法等，它能够消除模态混叠的状态。因此该方法一经提出，便在不同的领域得到了应用，有许多文献指出该方法更够准确提取特征信息。以往在利用变分模态分解的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VMD‑PSE的压力管道多点泄漏定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在被测管道两端分别设置一个声发射传感器，利用两端的声发射传感器采集泄漏信号，得到的泄漏信号分别为上游泄漏信号X1(t)，下游泄漏信号X2(t)；步骤2：利用变分模态分解，即VMD，处理泄漏信号得到若干个IMF分量，结合功率谱熵将泄漏信号分成低频区信号D(t)与高频区信号G(t)，并对高频区信号进行双树复小波变换进行去噪处理，得到去噪后的高频区信号G′(t)；步骤3：将低频区信号D(t)与去噪后的高频区信号G′(t)进行重构，得到观测信号，利用奇异值分解与k类均值分解进行源数目估计，得到泄漏源数目；步骤4：利...

【技术特征摘要】
1.一种基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在被测管道两端分别设置一个声发射传感器，利用两端的声发射传感器采集泄漏信号，得到的泄漏信号分别为上游泄漏信号X1(t)，下游泄漏信号X2(t)；步骤2：利用变分模态分解，即VMD，处理泄漏信号得到若干个IMF分量，结合功率谱熵将泄漏信号分成低频区信号D(t)与高频区信号G(t)，并对高频区信号进行双树复小波变换进行去噪处理，得到去噪后的高频区信号G′(t)；步骤3：将低频区信号D(t)与去噪后的高频区信号G′(t)进行重构，得到观测信号，利用奇异值分解与k类均值分解进行源数目估计，得到泄漏源数目；步骤4：利用盲源分离方法分离出各泄漏源信号；步骤5：根据互时频分析方法对管道泄漏进行定位计算。2.如权利要求1所述的基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法，其特征在于：所述步骤2中利用功率谱熵对变分模态分量进行有效信号提取过程包括以下步骤：步骤2.1：对上游泄漏信号X1(t)，利用VMD分解成k个固有模态函数分量，如下式所示：其中：uk(t)为第k个固有模态函数分量；步骤2.2：计算各个IMF分量的功率谱熵：式中，H为功率谱熵，uk表示IMF分量，N为傅里叶变换下的长度，m＝1,2,...N；步骤2.3：得到一系列的功率谱熵值，搜索第一个局部极大功率谱熵即得到信号低频区与高频区的分界；其中低频区与高频区的分界ui，可由ui＝first{max[H(uk，uk+1)]}得到，将u1～ui-1共i-1个低频分量作为低频区信号D(t),其中D(t)＝[u1,u2,...,ui]，低频区信号D(t)直接保留，剩余分量为高频区信号G(t)，其中G(t)＝[ui+1,ui+2,...,uk]，并对高频信号G(t)进行双树复小波变换去噪处理，得到去噪后的高频区信号G′(t)，其中G′(t)＝[ui+1′,ui+2′,...,uk′]，uk′为去噪后的IMF分量；步骤2.4：按照步骤2.1-2.3的处理方法对下游泄漏信号X2(t)进行处理，得到其对应的低频区信号和去燥后的高频区信号。3.如权利要求2所述的基于VMD-PSE的压力管道多点泄漏定位方法，其特征在于：所述步骤3中利用奇异值分解与其特征值进行源数目估计过程包括以下步骤：步骤3.1：分别对上游泄漏信号X1(t)和下游泄漏信号X2(t)对应的低频...

【专利技术属性】
技术研发人员：严欣明，覃妮，陈锋，岳云飞，王羽曦，郝永梅，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32