本發(fā)明涉及工程信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程信號(hào)處理領(lǐng)域，一般采用傅里葉變換、小波分析或階比分析等方法分析信號(hào)在時(shí)域或頻域的特性，再利用所述特性來描述、處理信號(hào)。而在通過報(bào)警閾值判斷是否報(bào)警的智能預(yù)警系統(tǒng)中，閾值的確定、信號(hào)的去噪及信號(hào)的穩(wěn)定性處理等環(huán)節(jié)至關(guān)重要，關(guān)系到報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

目前，電場檢測及預(yù)警技術(shù)作為一項(xiàng)重要的智能預(yù)警技術(shù)，其中的采集電場強(qiáng)度信號(hào)環(huán)節(jié)，由于采集到的電場強(qiáng)度信號(hào)易因人為或環(huán)境因素而發(fā)生波動(dòng)，從而使信號(hào)經(jīng)常低于閾值，例如由于傳感器位置變化導(dǎo)致采集到的信號(hào)弱，從而產(chǎn)生信號(hào)的波谷，而波峰才是實(shí)際場強(qiáng)值，實(shí)際電場強(qiáng)度并沒有低于閾值，這嚴(yán)重影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性。

所以，在判斷是否報(bào)警環(huán)節(jié)，由于傳統(tǒng)方法對(duì)于用于判斷是否報(bào)警的信號(hào)的提取有所欠缺，信號(hào)的波動(dòng)，特別是由于傳感器位置變化導(dǎo)致采集到的信號(hào)弱而產(chǎn)生信號(hào)的波谷，嚴(yán)重影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警技術(shù)中，由于信號(hào)的波動(dòng)而影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一方面，提供了一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法，包括：

采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；

對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；

提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；

根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；

判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；

若是，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

若否，則不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

進(jìn)一步，所述的提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰的步驟具體包括：

選取滑動(dòng)窗；

采用差分法在所述滑動(dòng)窗內(nèi)提取所述電場強(qiáng)度信號(hào)的數(shù)個(gè)波峰值；

獲取每一所述波峰相對(duì)于所述滑動(dòng)窗的位置坐標(biāo)；

根據(jù)每一所述波峰的波峰值和相對(duì)于所述滑動(dòng)窗的位置坐標(biāo)，得到所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰。

進(jìn)一步，所述根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)，包括：

建立所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

利用泰勒公式確定所述三次插值函數(shù)的待定系數(shù)；

根據(jù)所述待定系數(shù)，確定所述三次插值函數(shù)。

進(jìn)一步，所述利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線具體為，利用所述三次插值函數(shù)確定每兩個(gè)極值點(diǎn)之間各點(diǎn)的值，實(shí)現(xiàn)所述電場強(qiáng)度信號(hào)包絡(luò)線的提取。

進(jìn)一步，所述對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理的步驟中，采用滑動(dòng)濾波或卡爾曼濾波方法對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警裝置，所述裝置包括：

采集單元，用于采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；

處理單元，用于對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；

提取單元，用于提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；

函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

包絡(luò)線構(gòu)建單元，用于利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；

判斷單元，用于判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：處理器和報(bào)警器；

所述處理器用于采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

所述報(bào)警器用于根據(jù)所述報(bào)警信號(hào)，發(fā)出高壓預(yù)警警報(bào)。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，通過對(duì)采集得到的原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號(hào)，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號(hào)的原始波峰值，并對(duì)由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號(hào)波動(dòng)所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號(hào)值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法的流程圖；

圖2為采用圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法的得到的電場強(qiáng)度信號(hào)及其包絡(luò)線圖；

圖3為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中，1-處理器；2-報(bào)警器；31-采集單元；32-處理單元；33-提取單元；34-函數(shù)確定單元；35-包絡(luò)線構(gòu)建單元；36-判斷單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法的流程圖。由圖1可知，所述方法包括：

步驟S1、采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；

步驟S2、對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；

步驟S3、提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；

步驟S4、根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

步驟S5、利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；

步驟S6、判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；

步驟S7、若是，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

步驟S8、若否，則不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選地，所述步驟S1中采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)具體為：利用傳感器采集所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)。

優(yōu)選地，所述步驟S2中對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理具體為采用滑動(dòng)濾波或卡爾曼濾波等方法對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

進(jìn)一步，所述步驟S3中提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰的步驟具體包括：

選取滑動(dòng)窗；

采用差分法在所述滑動(dòng)窗內(nèi)提取所述電場強(qiáng)度信號(hào)的數(shù)個(gè)波峰值，記為y_i；

獲取每一所述波峰相對(duì)于滑動(dòng)窗的位置坐標(biāo)，記為x_i；其中，i為所述波峰的序號(hào)；

根據(jù)每一所述波峰的波峰值和相對(duì)于滑動(dòng)窗的位置坐標(biāo)，得到所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；具體地，一一對(duì)應(yīng)地記錄所述x_i和y_i，得到所述電場強(qiáng)度信號(hào)各個(gè)波峰(x_i，y_i)。

進(jìn)一步，所述步驟S4中根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)包括：

建立所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；具體地，建立所述第一波峰(x₁，y₁)與第二波峰(x₂，y₂)間的、第二波峰(x₂，y₂)與第三波峰(x₃，y₃)間的直至所述第N-1波峰(x_N-1，y_N-1)與第N波峰(x_N，y_N)間的所有三次插值函數(shù)；

利用泰勒公式確定所述三次插值函數(shù)的待定系數(shù)；

根據(jù)所述待定系數(shù)，確定所述三次插值函數(shù)。

具體地，設(shè)三次樣條函數(shù)s(x)在區(qū)間[x_i,x_i+1]上有表達(dá)式：

s(x)＝a_ix³+b_ix²+c_ix+d_i

其中，a_i，b_i，c_i，d_i為待定系數(shù)；

由泰勒公式得：

令s'(x)＝M_i，則

得

同理在[x_i-1,x_i]上有

得

得

求出M_i代回s(x)即可求出相應(yīng)區(qū)間的s(x)，確定相應(yīng)區(qū)間上的所述三次插值函數(shù)。

本實(shí)施例示出的一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法，通過對(duì)采集得到的原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號(hào)，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號(hào)的原始波峰值，并對(duì)由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號(hào)波動(dòng)所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號(hào)值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖2為采用上述優(yōu)選實(shí)施例示出的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法得到的電場強(qiáng)度信號(hào)及其包絡(luò)線圖，得到圖2所示的電場強(qiáng)度信號(hào)及其包絡(luò)線的具體步驟已在上述實(shí)施例中詳細(xì)描述，這里不再贅述。圖2中，曲線1為原始電場強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)濾波處理后得到的電場強(qiáng)度信號(hào)，曲線2為采用本發(fā)明提供的電場強(qiáng)度信號(hào)處理方法得到的信號(hào)包絡(luò)線。由圖2可知，利用傳感器所采集到的電場強(qiáng)度信號(hào)因人為或環(huán)境因素而產(chǎn)生波谷，如圖2中曲線1的11，12，13，14以及15點(diǎn)，導(dǎo)致波谷處的信號(hào)低于閾值，引發(fā)錯(cuò)誤報(bào)警；采用本發(fā)明所提供的電場強(qiáng)度信號(hào)處理方法，得到電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線，如圖中曲線2，對(duì)圖1中的電場強(qiáng)度值實(shí)現(xiàn)了有效的補(bǔ)償，以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號(hào)值作為判斷是否報(bào)警的信號(hào)，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中用于判斷是否報(bào)警的報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

如圖3所示，為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖，所述裝置包括：

采集單元31，用于采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；

處理單元32，用于對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；

提取單元33，用于提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；

函數(shù)確定單元34，用于根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

包絡(luò)線構(gòu)建單元35，用于利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；

判斷單元36，用于判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

如圖4所示，為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，所述系統(tǒng)包括：

處理器1和報(bào)警器2；

其中，所述處理器1用于采集原始電場強(qiáng)度信號(hào)；對(duì)所述原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號(hào)，記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)；提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰；根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線；判斷所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

所述報(bào)警器2用于根據(jù)所述報(bào)警信號(hào)，發(fā)出高壓預(yù)警警報(bào)。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于電場強(qiáng)度信號(hào)檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，通過對(duì)采集得到的原始電場強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號(hào)，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號(hào)的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號(hào)的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號(hào)的原始波峰值，并對(duì)由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號(hào)波動(dòng)所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號(hào)值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。