CN110529745B - 一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 - Google Patents
一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110529745B CN110529745B CN201910715214.XA CN201910715214A CN110529745B CN 110529745 B CN110529745 B CN 110529745B CN 201910715214 A CN201910715214 A CN 201910715214A CN 110529745 B CN110529745 B CN 110529745B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- pipeline
- optical fiber
- frequency domain
- leakage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
- F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法；本发明采用光纤监测管道状态，在频域下结合信号增强算法处理光纤监测信号，最终获得重构信号，从而判断管道状态及泄漏位置。本发明显著提高了管道泄漏位置信号的特征，根据处理后的信号的特点，设定合适的报警阈值即可精确判断管道是否发生泄漏以及泄漏位置，检测精度高，误报率低，实用性强且具有较好的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感监测技术领域，具体地说是一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法
背景技术
目前对管道泄漏位置的光纤传感信号的处理方法主要依靠OTDR技术，在OTDR技术的基础上通过功率谱分析法、基于频域的时均方法、时域分析等实现对泄漏点位置的定位。通过管道内泄漏时会引起实测管道应力波信号功率谱的变化，可以通过分析这种信号的变化来检测泄漏位置，由于影响管道应力波传播的因素很多，很难用解析的方法描述管道振动。通过对管道泄漏时振动信号做基于频域的时均处理判断泄漏的发生，在实际工程的应用中限制较大，且均有较强的噪声信号导致泄漏特征不明显、定位精度低、误报率高的问题，
发明内容
针对目前光纤检测管道泄漏位置的传感信号处理方法中存在的问题，本发明提出了一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法；其采用光纤监测管道状态，在频域下结合信号增强算法处理光纤监测信号，最终获得重构信号并据此给出合适的阈值，从而判断管道状态以及泄漏位置。本发明显著提高了管道泄漏位置信号的特征，检测精度高，误报率低，实用性强且具有较好的信噪比。
一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法，该方法包含以下步骤：
步骤1：预处理
根据管道泄漏时的信号特点，对每一米光纤上的N点信号进行预处理：
其中，x[n]为监测信号，e为自然对数的底数，i为虚数单位，N为信号长度，0≤n＜N；步骤2：进一步处理频域信号
将频域信号
根据式(2)和式(3)进行分解：
cj，k＝∑ncj-1，nhn-2k k＝(0，1，2，…，N-1) (2)
dj，k＝∑ncj-1，ngn-2k k＝(0，1，2，…，N-1) (3)
其中，cj，k为系数，dj，k为系数，h(ejw)＝g(ej(w-π))，j为分解层数；
由式(4)确定软阈值：
其中，N为信号长度；
根据式(5)处理dj，k，得到系数wj，k，即
根据式(6)得到重构后的频域信号：
cj-1，n＝∑ncj，nhn-2k+∑nwj，ngn-2k (6)
步骤3：将每一米传感光纤上频率在20-5000Hz的信号幅值做累加，从而得到传感光纤位置与累加信号的分布曲线，根据分布曲线的信号强度大小以及所在位置，即可判断生管道是否发生泄漏与泄漏位置。
和现有技术相比，本发明用于检测管道泄漏与否与泄露位置的方法操作简单，且检测精度高，误报率低，实用性强，并具有较好的信噪比。
附图说明
图1是实施例1中处理后的光纤检测管道泄漏与位置的传感信号示例图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
光纤检测管道泄漏的脉冲重复频率为20khz，脉宽为50ns，采样率为20khz。首先将检测管道泄漏的传感信号做预处理，得到
接着按步骤2对
做进一步处理，采样点数为4096，分解层数为10，从而确定软阈值，处理后得到系数wj，k，重构后得到频域信号cj-1，n，按步骤3将每一米传感光纤上频率在20-5000Hz的信号幅值做累加，从而得到传感光纤位置与累加信号的分布曲线，如图1所示，显示了管道内压分别为0.1Mpa、0.3Mpa、0.6Mpa时在832米附近发生了泄漏，有效提高了定位精度。根据分布曲线的信号强度大小以及所在位置，即可判断生管道是否发生泄漏以及泄漏位置，如图1中管道发生泄漏时的信号强度在2以上，泄漏位置在发生在832米左右的光纤位置。定位精度高，误报率低，实用性强。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (1)
1.一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法，其特征在于，该算法包含以下步骤：
步骤1：预处理
根据管道泄漏时的信号特点，对每一米光纤上的N点信号进行预处理：
其中，
为监测信号，e为自然对数的底数，i为虚数单位，N为信号长度，
；
步骤2：进一步处理频域信号
将频域信号
根据式(2)和式(3)进行分解：
其中，
为系数， 
为系数，
，j为分解层数；
由式(4)确定阈值：
其中，N为信号长度；
根据式(5)处理
，得到系数
，即
根据式(6)得到重构后的频域信号:
步骤3：将每一米传感光纤上频率在20-5000Hz的信号幅值做累加，从而得到传感光纤位置与累加信号的分布曲线，根据分布曲线的信号强度大小以及所在位置，即可判断生管道是否发生泄漏与泄漏位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910715214.XA CN110529745B (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910715214.XA CN110529745B (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110529745A CN110529745A (zh) | 2019-12-03 |
| CN110529745B true CN110529745B (zh) | 2021-03-12 |
Family
ID=68661268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910715214.XA Active CN110529745B (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110529745B (zh) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195139A (ja) * | 1983-04-21 | 1984-11-06 | Toshiba Corp | 漏水検出装置 |
| JPH1164152A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-03-05 | Hitachi Ltd | ガス配管の漏洩位置標定方法および装置 |
| DE19823918C2 (de) * | 1998-05-28 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Verfahren zur Detektion von Erdgas |
| CN101832471B (zh) * | 2010-04-19 | 2013-02-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种信号识别分类方法 |
| CN102323013B (zh) * | 2011-05-27 | 2015-02-04 | 长沙理工大学 | 一种阀门泄漏检测装置 |
| CN104132250B (zh) * | 2014-07-14 | 2017-07-04 | 上海师范大学 | 一种基于改进小波包的管道泄漏特征向量提取方法 |
| CN105608823B (zh) * | 2016-03-14 | 2020-09-11 | 北京北邮国安技术股份有限公司 | 基于主成分分析的光纤安防方法及系统 |
| CN106641740A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 中国石化销售有限公司华南分公司 | 一种输油管道微小泄漏信号识别方法 |
| CN107061996B (zh) * | 2017-03-10 | 2019-04-16 | 内蒙古大学 | 一种供水管道泄漏检测定位方法 |
| CN108181052A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-19 | 中国计量大学 | 一种温度检测信号去噪方法及系统 |
| CN108506742B (zh) * | 2018-03-10 | 2020-07-03 | 西安电子科技大学 | 一种自适应有效信号判定流体管道泄漏定位方法 |
| CN108506736B (zh) * | 2018-03-19 | 2019-11-29 | 浙江理工大学 | 一种入侵信号诊断系统和方法 |
| CN109614681A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-12 | 南京艾伊科技有限公司 | 一种基于傅里叶变换和小波分析的光谱数据趋势去除方法 |
-
2019
- 2019-08-05 CN CN201910715214.XA patent/CN110529745B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110529745A (zh) | 2019-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104089186B (zh) | 一种基于组合滤波和动态阈值的管道压力异常诊断方法 | |
| CN109855874B (zh) | 一种声音辅助振动微弱信号增强检测的随机共振滤波器 | |
| CN110376575B (zh) | 一种基于阻尼参数匹配随机共振的低频线谱检测方法 | |
| WO2017034924A1 (en) | Borehole acoustic logging receiver quality control and calibration | |
| CN105181152B (zh) | 分布式布里渊散射光谱频移的计算方法 | |
| Ting et al. | Water leak location based on improved dual-tree complex wavelet transform with soft thresholding de-noising | |
| CN107436451B (zh) | 一种自动计算地震数据光缆耦合噪声强弱程度的振幅谱方法 | |
| CN112985639A (zh) | 基于去啁啾和时域子啁啾脉冲提取的分布式光纤传感方法 | |
| CN104849590A (zh) | 一种混合噪声干扰下微弱脉冲信号检测方法 | |
| CN117213569A (zh) | 一种超声波流量检测方法 | |
| US20210083767A1 (en) | Signal Processing System Applied To Remove Otdr Noise | |
| CN102064891B (zh) | 抗串漏高精度时延估计方法 | |
| CN108089162A (zh) | 一种脉冲干扰信号的检测与抑制方法 | |
| Chen et al. | Noise-robust adaptive feature mode decomposition method for accurate feature extraction in rotating machinery fault diagnosis | |
| CN110529745B (zh) | 一种频域下光纤检测管道泄漏与位置的算法 | |
| CN109884483A (zh) | 绝缘管型母线局部放电声学在线监测方法及装置 | |
| CN118258454B (zh) | 一种基于声层析断面检测的水流量检测系统 | |
| CN118004704B (zh) | 复杂声场中基于das的带式输送机托辊故障监测方法 | |
| US6813588B1 (en) | Control system and method for detecting plugging in differential pressure cells | |
| CN113029566A (zh) | 基于改进eemd与med的滚动轴承故障声发射特征提取方法 | |
| CN110532635B (zh) | 一种基于时域的管道泄漏检测算法 | |
| RU2628672C1 (ru) | Способ контроля герметичности и определения координаты места течи в продуктопроводе и устройство для его осуществления | |
| Liu et al. | Fault diagnosis of rolling bearing based on permutation entropy optimized maximum correlation kurtosis deconvolution | |
| CN112504429A (zh) | 一种强干扰dvs的高精度解调算法 | |
| CN103207011A (zh) | 一种基于电路相移的超声精确时延检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |