基于电场强度信号检测的高压预警方法、装置及系统与流程

本发明涉及工程信号处理技术领域，特别涉及一种基于电场强度信号检测的高压预警方法、装置及系统。

背景技术：

在工程信号处理领域，一般采用傅里叶变换、小波分析或阶比分析等方法分析信号在时域或频域的特性，再利用所述特性来描述、处理信号。而在通过报警阈值判断是否报警的智能预警系统中，阈值的确定、信号的去噪及信号的稳定性处理等环节至关重要，关系到报警信息的准确性和稳定性。

目前，电场检测及预警技术作为一项重要的智能预警技术，其中的采集电场强度信号环节，由于采集到的电场强度信号易因人为或环境因素而发生波动，从而使信号经常低于阈值，例如由于传感器位置变化导致采集到的信号弱，从而产生信号的波谷，而波峰才是实际场强值，实际电场强度并没有低于阈值，这严重影响报警信息的准确性。

所以，在判断是否报警环节，由于传统方法对于用于判断是否报警的信号的提取有所欠缺，信号的波动，特别是由于传感器位置变化导致采集到的信号弱而产生信号的波谷，严重影响报警信息的准确性和稳定性。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种基于电场强度信号检测的高压预警方法、装置及系统，以解决现有的电场强度信号检测的高压预警技术中，由于信号的波动而影响报警信息的准确性和稳定性的技术问题。

根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种基于电场强度信号检测的高压预警方法，包括：

采集原始电场强度信号；

对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；

提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；

根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；

利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；

判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；

若是，则发出报警信号；

若否，则不发出报警信号。

进一步，所述的提取并记录所述电场强度信号的各个波峰的步骤具体包括：

选取滑动窗；

采用差分法在所述滑动窗内提取所述电场强度信号的数个波峰值；

获取每一所述波峰相对于所述滑动窗的位置坐标；

根据每一所述波峰的波峰值和相对于所述滑动窗的位置坐标，得到所述电场强度信号的各个波峰。

进一步，所述根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数，包括：

建立所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；

利用泰勒公式确定所述三次插值函数的待定系数；

根据所述待定系数，确定所述三次插值函数。

进一步，所述利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线具体为，利用所述三次插值函数确定每两个极值点之间各点的值，实现所述电场强度信号包络线的提取。

进一步，所述对所述原始电场强度信号进行滤波处理的步骤中，采用滑动滤波或卡尔曼滤波方法对所述原始电场强度信号进行滤波处理。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于电场强度信号检测的高压预警装置，所述装置包括：

采集单元，用于采集原始电场强度信号；

处理单元，用于对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；

提取单元，用于提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；

函数确定单元，用于根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；

包络线构建单元，用于利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；

判断单元，用于判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；若所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值大于预设阈值，则发出报警信号。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种基于电场强度信号检测的高压预警系统，所述系统包括：处理器和报警器；

所述处理器用于采集原始电场强度信号；对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；若所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值大于预设阈值，则发出报警信号；

所述报警器用于根据所述报警信号，发出高压预警警报。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种基于电场强度信号检测的高压预警方法、装置及系统，通过对采集得到的原始电场强度信号进行滤波处理，得到并记录电场强度信号，再提取并记录所述电场强度信号的各个波峰，利用所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线。由于所述包络线是由所述电场强度信号的各组相邻波峰间的三次插值函数构造得到，因而能够准确的反映所述电场强度信号的原始波峰值，并对由于人为或环境因素而导致的信号波动所产生的波谷进行可靠的补偿，因此以所述包络线所反映的电场强度信号值作为判断是否报警的信息，能够有效提高电场检测及预警技术中报警信息的准确性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警方法的流程图；

图2为采用图1所示的优选实施例的基于电场强度信号检测的高压预警方法的得到的电场强度信号及其包络线图；

图3为根据一优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警装置的结构框图；

图4为根据一优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警系统的结构框图。

图中，1-处理器；2-报警器；31-采集单元；32-处理单元；33-提取单元；34-函数确定单元；35-包络线构建单元；36-判断单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警方法的流程图。由图1可知，所述方法包括：

步骤S1、采集原始电场强度信号；

步骤S2、对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；

步骤S3、提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；

步骤S4、根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；

步骤S5、利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；

步骤S6、判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；

步骤S7、若是，则发出报警信号；

步骤S8、若否，则不发出报警信号。

优选地，所述步骤S1中采集原始电场强度信号具体为：利用传感器采集所述原始电场强度信号。

优选地，所述步骤S2中对所述原始电场强度信号进行滤波处理具体为采用滑动滤波或卡尔曼滤波等方法对所述原始电场强度信号进行滤波处理。

进一步，所述步骤S3中提取并记录所述电场强度信号的各个波峰的步骤具体包括：

选取滑动窗；

采用差分法在所述滑动窗内提取所述电场强度信号的数个波峰值，记为y_i；

获取每一所述波峰相对于滑动窗的位置坐标，记为x_i；其中，i为所述波峰的序号；

根据每一所述波峰的波峰值和相对于滑动窗的位置坐标，得到所述电场强度信号的各个波峰；具体地，一一对应地记录所述x_i和y_i，得到所述电场强度信号各个波峰(x_i，y_i)。

进一步，所述步骤S4中根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数包括：

建立所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；具体地，建立所述第一波峰(x₁，y₁)与第二波峰(x₂，y₂)间的、第二波峰(x₂，y₂)与第三波峰(x₃，y₃)间的直至所述第N-1波峰(x_N-1，y_N-1)与第N波峰(x_N，y_N)间的所有三次插值函数；

利用泰勒公式确定所述三次插值函数的待定系数；

根据所述待定系数，确定所述三次插值函数。

具体地，设三次样条函数s(x)在区间[x_i,x_i+1]上有表达式：

s(x)＝a_ix³+b_ix²+c_ix+d_i

其中，a_i，b_i，c_i，d_i为待定系数；

由泰勒公式得：

令s'(x)＝M_i，则

得

同理在[x_i-1,x_i]上有

得

得

求出M_i代回s(x)即可求出相应区间的s(x)，确定相应区间上的所述三次插值函数。

本实施例示出的一种基于电场强度信号检测的高压预警方法，通过对采集得到的原始电场强度信号进行滤波处理，得到并记录电场强度信号，再提取并记录所述电场强度信号的各个波峰，利用所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线。由于所述包络线是由所述电场强度信号的各组相邻波峰间的三次插值函数构造得到，因而能够准确的反映所述电场强度信号的原始波峰值，并对由于人为或环境因素而导致的信号波动所产生的波谷进行可靠的补偿，因此以所述包络线所反映的电场强度信号值作为判断是否报警的信息，能够有效提高电场检测及预警技术中报警信息的准确性和稳定性。

图2为采用上述优选实施例示出的基于电场强度信号检测的高压预警方法得到的电场强度信号及其包络线图，得到图2所示的电场强度信号及其包络线的具体步骤已在上述实施例中详细描述，这里不再赘述。图2中，曲线1为原始电场强度信号经滤波处理后得到的电场强度信号，曲线2为采用本发明提供的电场强度信号处理方法得到的信号包络线。由图2可知，利用传感器所采集到的电场强度信号因人为或环境因素而产生波谷，如图2中曲线1的11，12，13，14以及15点，导致波谷处的信号低于阈值，引发错误报警；采用本发明所提供的电场强度信号处理方法，得到电场强度信号的包络线，如图中曲线2，对图1中的电场强度值实现了有效的补偿，以所述包络线所反映的电场强度信号值作为判断是否报警的信号，能够有效提高电场检测及预警技术中用于判断是否报警的报警信息的准确性和稳定性。

如图3所示，为根据一优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警装置的结构框图，所述装置包括：

采集单元31，用于采集原始电场强度信号；

处理单元32，用于对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；

提取单元33，用于提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；

函数确定单元34，用于根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；

包络线构建单元35，用于利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；

判断单元36，用于判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；若所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值大于预设阈值，则发出报警信号。

如图4所示，为根据一优选实施例示出的本发明提供的基于电场强度信号检测的高压预警系统的结构框图，所述系统包括：

处理器1和报警器2；

其中，所述处理器1用于采集原始电场强度信号；对所述原始电场强度信号进行滤波处理，得到电场强度信号，记录所述电场强度信号；提取并记录所述电场强度信号的各个波峰；根据所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线；判断所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值是否大于预设阈值；若所述电场强度信号的包络线所反映的波峰值大于预设阈值，则发出报警信号；

所述报警器2用于根据所述报警信号，发出高压预警警报。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种基于电场强度信号检测的高压预警方法、装置及系统，通过对采集得到的原始电场强度信号进行滤波处理，得到并记录电场强度信号，再提取并记录所述电场强度信号的各个波峰，利用所述各个波峰，确定所述波峰中相邻两波峰间的三次插值函数；利用所述三次插值函数，构造所述电场强度信号的包络线。由于所述包络线是由所述电场强度信号的各组相邻波峰间的三次插值函数构造得到，因而能够准确的反映所述电场强度信号的原始波峰值，并对由于人为或环境因素而导致的信号波动所产生的波谷进行可靠的补偿，因此以所述包络线所反映的电场强度信号值作为判断是否报警的信息，能够有效提高电场检测及预警技术中报警信息的准确性和稳定性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。