供水管道泄漏声信号分析与定位方法研究

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受人为和自然因素的影响,供水管道泄漏事故时有发生,及时发现管道泄漏故障并确定泄漏位置,可避免造成大量水资源的浪费。针对城市供水管道的安全运行需要,本文进行供水管道泄漏声信号检测与定位方法研究,主要研究内容包括:  (1)泄漏声信号智能识别方法研究。分析了泄漏声信号的时域、频域和波形分布特点,提取出可用于泄漏声信号表征的特征参数。研究了人工神经网络、深度置信网络与卷积神经网络结构参数对泄漏声信号识别正确率的影响,优化出最佳的网络结构参数;研究了泄漏声信号的频谱及时频分布特点,优化出最佳的输入信息。同时,针对泄漏声信号的特点,设计三种不同的模式识别方法,并将其应用于实验室与外场输水管道的泄漏诊断,很好实现泄漏声信号的识别。  (2)低信噪比条件下泄漏特征信号提取方法研究。发展了基于小波多尺度分解、可调Q因子小波变换和互谱相位差谱的三种泄漏特征信号提取方法,并依据峭度参数对各方法的参数进行了优选。在此基础上,将三种方法应用于实验室和外场实际采集泄漏声信号的分析,验证了三种方法对泄漏特征信号提取和提高信噪比的有效性。  (3)输水管道泄漏声定位方法研究。基于提取的泄漏声特征信号,研究了基于互相关的供水管道泄漏声信号检测时延定位方法。将广义互相关时延估计方法应用于泄漏声信号的检测定位中,并针对泄漏声信号的特点,优选出最佳的加权函数与谱估计参数。进行了实验室与外场输水管道的泄漏声信号定位,验证了该方法的漏点定位精度和检测可靠度。研究工作为解决不同工况下输水管道的泄漏声信号分析与定位做了有益探索。
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