專利名稱：一種管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙變送器短距離安裝間隔的管道內(nèi)異常信號(hào)傳播定向技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及天然氣、液體輸送等管網(wǎng)中的管道泄漏定位中的異常信號(hào)定向技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及管網(wǎng)中確定管道內(nèi)異常信號(hào)傳播方向的一種管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法。
背景技術(shù)：
作為五大運(yùn)輸行業(yè)之ー的管道運(yùn)輸，如天然氣輸送、液體(如污水、石油等)輸送等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、特別是城市建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，但是，這些輸送管道形成的管網(wǎng)由于長(zhǎng)期服役、腐蝕老化和人為破壞等原因，泄漏事故時(shí)有發(fā)生。如果能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地對(duì)管網(wǎng)中的管道泄漏進(jìn)行報(bào)警定位，將大大降低因泄漏事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失、生命財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染等。因此，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在研究如何對(duì)發(fā)生的管道泄漏進(jìn)行可靠診斷和準(zhǔn)確定位。這其中，異常信號(hào)傳播方向的確定對(duì)于減少誤報(bào)，杜絕漏報(bào)具有重要作用。現(xiàn)有技術(shù)中，一般地，對(duì)于管道中的異常信號(hào)定向，人們通常在管道的首末站各安裝兩個(gè)同類型的聲波或動(dòng)態(tài)壓カ變送器，通過(guò)遠(yuǎn)程終端將實(shí)時(shí)采集的信號(hào)及時(shí)間標(biāo)簽等信息發(fā)送到中心服務(wù)器進(jìn)行泄漏診斷及定位。由于管道同側(cè)兩個(gè)變送器間隔一定距離，因此，一旦有異常信號(hào)產(chǎn)生，二者感測(cè)到異常信號(hào)的時(shí)間不同，通過(guò)對(duì)兩變送器采集到的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，可以判斷出信號(hào)的傳播方向，進(jìn)而判斷出異常信號(hào)是來(lái)自于上游還是下游。要分辨異常信號(hào)的傳播方向，理論上只要能分辨出ー個(gè)采樣周期對(duì)應(yīng)的異常信號(hào)傳播距離即可，以IOms (毫秒)采樣周期為例，對(duì)于液體輸送管道兩個(gè)變送器的間距至少在10米以上，氣體輸送管道的兩個(gè)變送器間距至少4米以上。但是由于干擾信號(hào)的存在、采樣精度的限制以及采樣周期的約束，為了準(zhǔn)確確定異常信號(hào)的傳播方向，實(shí)際上兩個(gè)變送器的安裝間距要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述理論值。相鄰兩個(gè)變送器的這種安裝間距要求是現(xiàn)有的場(chǎng)站、閥室所遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足的，從而無(wú)法在實(shí)際工作中很好地確定管道中異常信號(hào)的傳播方向，也無(wú)法滿足實(shí)際工作的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種管道中異常信號(hào)的定向方法，其結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間條件和采樣周期，既能滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，又不用提高信號(hào)實(shí)際采樣周期，能夠可靠判定管道內(nèi)異常信號(hào)的傳播方向。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，包括如下步驟步驟S100，利用安裝在管道一端間隔預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)變送器感測(cè)管道內(nèi)部的動(dòng)態(tài)壓カ信號(hào)或聲波信號(hào)，通過(guò)帶有采樣保持功能的數(shù)據(jù)采集設(shè)備順序采集并提取預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度的兩個(gè)變送器的輸出信號(hào)作為第一采集數(shù)據(jù)；步驟S200，對(duì)提取的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)分別進(jìn)行輸出信號(hào)的歸ー化處理、均值調(diào)整及雙極性處理，得到處理后的第二采集數(shù)據(jù)；步驟S300，根據(jù)信號(hào)的極性從所述第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)中分別查找出所述第ニ采集數(shù)據(jù)的信號(hào)最大極值，井根據(jù)兩個(gè)最大極值對(duì)所述第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)作異常信號(hào)的后沿處理，得到后沿處理后的第三采集數(shù)據(jù)；步驟S400，對(duì)所述第三采集數(shù)據(jù)，任選一路信號(hào)做M-1點(diǎn)的前后雙向一次線性插值，形成兩個(gè)插值序列；然后分別計(jì)算所述兩個(gè)序列與另一信號(hào)序列的互相關(guān)系數(shù)曲線，根據(jù)兩條互相關(guān)曲線極值大小及其距中點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系得到管道泄漏信號(hào)的傳播方向。較優(yōu)地，作為一可實(shí)施例，所述步驟SlOO包括如下步驟步驟S110，在管道同側(cè)的兩個(gè)預(yù)設(shè)位置各安裝一個(gè)聲波或動(dòng)態(tài)壓カ變送器，兩信號(hào)變送器間隔為d米；步驟S120，以采樣周期T順序輪流連續(xù)采集兩個(gè)變送器的輸出信號(hào)，在整分鐘時(shí)刻對(duì)采集的兩路信號(hào)分別打上時(shí)間標(biāo)簽，得到多個(gè)時(shí)間段的兩路信號(hào)的采集數(shù)據(jù)各一幀；步驟S130，設(shè)每個(gè)時(shí)間段·采集數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為N/2點(diǎn)，提取兩個(gè)連續(xù)時(shí)間段的數(shù)據(jù)，其中前ー時(shí)間段為歷史采集數(shù)據(jù)，后ー時(shí)間段為實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，將該歷史采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)作為第一采集數(shù)據(jù)；其中，d、T為大于0的正·數(shù)；N為正整數(shù)。較優(yōu)地，作為一可實(shí)施例，所述步驟S200包括如下步驟步驟S210，對(duì)兩個(gè)時(shí)間段的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀信號(hào)分別作去噪處理，濾除信號(hào)中的高頻干擾；步驟S220，對(duì)去噪處理后的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀信號(hào)分別作歸一化處理，計(jì)算各自的均值，并使兩幀信號(hào)都成為正負(fù)信號(hào)，得到處理后的第二采集數(shù)據(jù)。較優(yōu)地，作為一可實(shí)施例，所述步驟S220包括如下步驟步驟S221，設(shè)第一采集數(shù)據(jù)的ー幀信號(hào)的序列x(k)，k=l…N的極大、極小值為maxX和minX ;第一采集數(shù)據(jù)的另ー巾貞信號(hào)的序列y(k), k=l…N的極大、極小值為maxY和minY ;其中，N為序列的長(zhǎng)度；對(duì)兩個(gè)序列X (k)、y (k)分別作如下進(jìn)行歸一化處理，如下式所示
權(quán)利要求
1.一種管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟S100，利用安裝在管道一端間隔預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)變送器感測(cè)管道內(nèi)部的動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)或聲波信號(hào)，通過(guò)帶有采樣保持功能的數(shù)據(jù)采集設(shè)備順序采集并提取預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度的兩個(gè)變送器的輸出信號(hào)作為第一采集數(shù)據(jù)； 步驟S200，對(duì)提取的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)分別進(jìn)行輸出信號(hào)的歸一化處理、均值調(diào)整及雙極性處理，得到處理后的第二采集數(shù)據(jù)； 步驟S300，根據(jù)信號(hào)的極性從所述第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)中分別查找出所述第二采集數(shù)據(jù)的信號(hào)最大極值，并根據(jù)兩個(gè)最大極值對(duì)所述第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)作異常信號(hào)的后沿處理，得到后沿處理后的第三采集數(shù)據(jù)； 步驟S400，對(duì)所述第三采集數(shù)據(jù)，任選一路信號(hào)做M-1點(diǎn)的前后雙向一次線性插值，形成兩個(gè)插值序列；然后分別計(jì)算所述兩個(gè)序列與另一信號(hào)序列的互相關(guān)系數(shù)曲線，根據(jù)兩條互相關(guān)曲線極值大小及其距中點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系得到管道泄漏信號(hào)的傳播方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，所述步驟SlOO包括如下步驟 步驟S110，在管道同側(cè)的兩個(gè)預(yù)設(shè)位置各安裝一個(gè)聲波或動(dòng)態(tài)壓力變送器，兩信號(hào)變送器間隔為d米； 步驟S120，以采樣周期T順序輪流連續(xù)采集兩個(gè)變送器的輸出信號(hào)，在整分鐘時(shí)刻對(duì)采集的兩路信號(hào)分別打上時(shí)間標(biāo)簽，得到多個(gè)時(shí)間段的兩路信號(hào)的采集數(shù)據(jù)各一幀； 步驟S130，設(shè)每個(gè)時(shí)間段采集數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為N/2點(diǎn)，提取兩個(gè)連續(xù)時(shí)間段的數(shù)據(jù)，其中前一時(shí)間段為歷史采集數(shù)據(jù)，后一時(shí)間段為實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，將該歷史采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)作為第一采集數(shù)據(jù)； 其中，d、T為大于0的正數(shù)；N為正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，所述步驟S200包括如下步驟 步驟S210，對(duì)兩個(gè)時(shí)間段的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀信號(hào)分別作去噪處理，濾除信號(hào)中的聞?lì)l干擾； 步驟S220，對(duì)去噪處理后的第一采集數(shù)據(jù)的兩幀信號(hào)分別作歸一化處理，計(jì)算各自的均值，并使兩幀信號(hào)都成為正負(fù)信號(hào)，得到處理后的第二采集數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，所述步驟S220包括如下步驟 步驟S221,設(shè)第一采集數(shù)據(jù)的一巾貞信號(hào)的序列x(k)，k=l…N的極大、極小值為maxX和minX ;第一采集數(shù)據(jù)的另一巾貞信號(hào)的序列y(k), k=l---N的極大、極小值為maxY和minY ;其中，N為序列的長(zhǎng)度； 對(duì)兩個(gè)序列x(k)、y(k)分別作如下進(jìn)行歸一化處理，如下式所示 x(k)--mmX
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，所述步驟S300包括如下步驟 步驟S310，對(duì)同一時(shí)間段的第二采集數(shù)據(jù)的每幀信號(hào)各自做正負(fù)區(qū)間劃分，得到每個(gè)區(qū)間的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)序列，分別為SStx (i)、Sendx (i)和SSty (i)、Sendy (i), i為信號(hào)所處的區(qū)間序號(hào)，信號(hào)區(qū)間總數(shù)為NCx和NCy ； 步驟S320,遍歷搜索到各個(gè)區(qū)間的正極值點(diǎn)序列Peakx(i)和Peaky (i),從各個(gè)極值點(diǎn)序列Peakx (i)和Peaky (i)中，找出序列x的最大極值maxvx及相應(yīng)位置posx和序列y的最大極值maxvy及相應(yīng)位置posy ； 步驟S330,對(duì)兩個(gè)序列的極值點(diǎn)(maxvx,posx)、(maxvy,posy)以后的數(shù)據(jù)作如下后沿處理，如下式所示 X (k) =x (posx)k=posx+l***. . N y (k) =J (posx)k=posy+l.....N 得到后沿處理后的第三采集數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)異常信號(hào)定向方法，其特征在于，所述步驟S400包括如下步驟 步驟S410，任選一路信號(hào)作線性插值，設(shè)所選擇的信號(hào)為x(k)序列； 步驟S420，首先計(jì)算序列x(k)的兩列一階差分，如下式所示
全文摘要
本發(fā)明提供一種管道中異常信號(hào)的定向方法，包括如下步驟采集并提取預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度的兩個(gè)變送器的輸出信號(hào)作為第一采集數(shù)據(jù)；對(duì)第一采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)分別進(jìn)行輸出信號(hào)的歸一化處理、均值調(diào)整及雙極性處理，得到第二采集數(shù)據(jù)；根據(jù)信號(hào)的極性從第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)中分別查找出信號(hào)最大極值，對(duì)第二采集數(shù)據(jù)的兩幀數(shù)據(jù)分別作異常信號(hào)的后沿處理，得到第三采集數(shù)據(jù)；對(duì)第三采集數(shù)據(jù)，任選一路信號(hào)做M-1點(diǎn)的前后雙向一次線性插值，形成兩個(gè)插值序列；分別計(jì)算兩個(gè)序列與另一信號(hào)序列的互相關(guān)系數(shù)曲線，得到管道泄漏信號(hào)的傳播方向。本發(fā)明能夠可靠判定管道內(nèi)異常信號(hào)的傳播方向。
文檔編號(hào)F17D5/06GK103032682SQ20121057160
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者林偉國(guó), 李明軍, 賈景堃 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)