一種基于高頻壓力信號的排氣閥主動控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于高頻壓力信號的排氣閥主動控制方法及系統(tǒng)，屬于排氣閥控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，輸水管道上常用的自動進排氣閥在排氣時的工作原理是，當(dāng)輸水管道中的空氣聚集在排氣閥的上部時，閥體內(nèi)氣泡堆積使浮球(筒)隨水位下降，從而打開排氣活塞，氣體排盡后，水位上升，浮球(筒)隨之上升，關(guān)閉排氣活塞。這種工作原理需要閥體內(nèi)的空氣聚積到一定的量，排氣閥才能工作，此時排氣閥附近已有大量氣體;再者，由于排氣閥安裝位置的特殊性，不方便日常維護，很多排氣閥在實際工程已喪失應(yīng)有的功能。因此，亟需開發(fā)一種針對輸水管道內(nèi)氣體排放的排氣閥主動控制技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于高頻壓力信號的排氣閥主動控制方法及系統(tǒng)，所采取的技術(shù)方案如下:
[0004]所述控制方法將采集到的高頻壓力信號對應(yīng)的信息進行特征提取;然后，利用訓(xùn)練好的支持向量機分類模型對完成特征提取的壓力信號進行分類，根據(jù)分類結(jié)果判斷輸水下降管道中是否存在氣囊，并啟動排氣功能。
[0005]優(yōu)選地，所述控制方法的步驟為:
[0006]步驟一、根據(jù)支持向量機訓(xùn)練的原則，將采集到的高頻壓力原始數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)；
[0007]步驟二、對步驟一所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進行重采樣和濾波處理；
[0008]步驟三、將重采樣和濾波處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進行標(biāo)記；
[0009]步驟四、對標(biāo)記后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的短時過零率、方差、希爾伯特黃變換后不同頻帶的能量分布以及小波包分解之后不同頻帶的信息熵這四個特征進行提取；
[0010]步驟五、利用訓(xùn)練好的支持向量機分類模型對完成特征提取的壓力信號進行分類；
[0011]步驟六、根據(jù)支持向量機分類結(jié)果判斷輸水下降管道中是否存在氣囊，并啟動排氣功能。
[0012]優(yōu)選地，步驟一中所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)占據(jù)原始數(shù)據(jù)的75%;所述測試數(shù)據(jù)占據(jù)原始數(shù)據(jù)的25 %。
[0013]優(yōu)選地，步驟二中所述濾波處理采用小波去噪和簡單平滑濾波兩種方法。
[0014]優(yōu)選地，所述小波去噪方法選擇與壓力信號的數(shù)據(jù)長度相關(guān)的硬閾值來處理小波系數(shù)，并將訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)按Mallat算法重構(gòu)后的小波系數(shù)進行處理。
[0015]優(yōu)選地，步驟五所述支持向量機分類模型采用C-SVC型向量分類，并且采用徑向基函數(shù)作為核函數(shù)。
[0016]優(yōu)選地，所述排氣閥主動控制方法的具體步驟如下:
[0017]步驟一、根據(jù)支持向量機訓(xùn)練的原則，將采集到的高頻壓力原始數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，其中，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)占據(jù)原始數(shù)據(jù)的75%;所述測試數(shù)據(jù)占據(jù)原始數(shù)據(jù)的25% ；
[0018]步驟二、對步驟一所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進行重采樣和濾波處理;其中，所述濾波處理采用小波去噪和簡單平滑濾波兩種方法；同時，所述小波去噪方法選擇與壓力信號的數(shù)據(jù)長度相關(guān)的硬閾值來處理小波系數(shù)，并將訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)按Mallat算法重構(gòu)后的小波系數(shù)進行處理；
[0019]步驟三、將重采樣和濾波處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進行標(biāo)記；
[0020]步驟四、對標(biāo)記后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的短時過零率、方差、希爾伯特黃變換后不同頻帶的能量分布以及小波包分解之后不同頻帶的信息熵這四個特征進行提取；
[0021]步驟五、利用訓(xùn)練好的支持向量機分類模型對完成特征提取的壓力信號進行分類;所述支持向量機分類模型采用C-SVC型向量分類，并且采用徑向基函數(shù)作為核函數(shù)；
[0022]步驟六、根據(jù)支持向量機分類結(jié)果判斷輸水下降管道中是否存在氣囊，并啟動排氣功能。
[0023]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括自動進排氣閥1、高頻壓力傳感器2、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)3和數(shù)據(jù)處理中心4;所述自動進排氣閥I固定安裝于輸水管道上，所述高頻壓力傳感器2固定安裝于輸水下降管道上;所述數(shù)據(jù)處理中心4通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)3對自動進排氣閥I進行實時控制；所述高頻壓力傳感器2通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)3與數(shù)據(jù)處理中心4進行信息傳輸。
[0024]本發(fā)明有益效果:
[0025]在空氣大量聚集在排氣閥附近時，就能啟動排氣閥的排氣功能，并且能檢驗自動進排氣閥的排氣功能是否存在;通過實驗數(shù)據(jù)驗證，在輸水管道下降管中，通過以上所述的方法對管道中氣囊存在成功識別的準(zhǔn)確率達到95%。針對實際工程，若增大數(shù)據(jù)樣本，可進一步提尚識別的成功率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明所述排氣閥主動控制方法流程圖；
[0027]圖2為本發(fā)明所述排氣閥主動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028](I，自動進排氣閥；2，高頻壓力傳感器;3，無線傳輸網(wǎng)絡(luò);4，數(shù)據(jù)處理中心)。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明不受實施例的限制。
[0030]本發(fā)明提出的基于高頻壓力信號的排氣閥主動控制方法和系統(tǒng)的原理在于:輸水管道中空氣由于浮力作用一般在下降管道中滯留聚積形成氣囊，因此在下降管道段排氣閥附近安裝一個高頻壓力傳感器，定時將采集到的壓力信號通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心4，數(shù)據(jù)處理中心4對壓力信號進行分析得到該壓力信號狀態(tài)下管道內(nèi)氣體的含量情況，如果結(jié)果顯示管道內(nèi)氣體含量已形成氣囊，則數(shù)據(jù)處理中心4發(fā)出信號給排氣閥指示其開啟排氣功能;在排氣期間，連續(xù)采集高頻壓力信號并依舊提取特征分類，直到壓力信號的分類結(jié)果顯示管道內(nèi)氣體恢復(fù)到可接受的氣量狀態(tài)。
[0031]圖1為本發(fā)明所述排氣閥主動的流程圖，該控制方法將采集到的高頻壓力信號對應(yīng)的信息進行特征提取;然后，利用訓(xùn)練好的支持向量機分類模型對完成特征提取的壓力信號進行分類，根據(jù)分類結(jié)果判斷輸水下降管道中是否存在氣囊，并啟動排氣功能。
[0032]控制方法的具體步驟為:
[0033]步驟一、根據(jù)支持向量機訓(xùn)練的原則，將采集到的高頻壓力原始數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)；
[0034]步驟二、對步驟一所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進行重采樣和濾波處理；
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