专利名称：一种管道内异常信号定向方法
技术领域：
本发明涉及一种双变送器短距离安装间隔的管道内异常信号传播定向技术领域，尤其涉及天然气、液体输送等管网中的管道泄漏定位中的异常信号定向技术领域，特别是涉及管网中确定管道内异常信号传播方向的一种管道内异常信号定向方法。
背景技术：
作为五大运输行业之ー的管道运输，如天然气输送、液体(如污水、石油等)输送等在国民经济建设、特别是城市建设中发挥着不可替代的作用，但是，这些输送管道形成的管网由于长期服役、腐蚀老化和人为破坏等原因，泄漏事故时有发生。如果能够及时而准确地对管网中的管道泄漏进行报警定位，将大大降低因泄漏事故而造成的经济损失、生命财产损失和环境污染等。因此，长期以来人们一直在研究如何对发生的管道泄漏进行可靠诊断和准确定位。这其中，异常信号传播方向的确定对于减少误报，杜绝漏报具有重要作用。现有技术中，一般地，对于管道中的异常信号定向，人们通常在管道的首末站各安装两个同类型的声波或动态压カ变送器，通过远程终端将实时采集的信号及时间标签等信息发送到中心服务器进行泄漏诊断及定位。由于管道同侧两个变送器间隔一定距离，因此，一旦有异常信号产生，二者感测到异常信号的时间不同，通过对两变送器采集到的信号进行互相关分析，可以判断出信号的传播方向，进而判断出异常信号是来自于上游还是下游。要分辨异常信号的传播方向，理论上只要能分辨出ー个采样周期对应的异常信号传播距离即可，以IOms (毫秒)采样周期为例，对于液体输送管道两个变送器的间距至少在10米以上，气体输送管道的两个变送器间距至少4米以上。但是由于干扰信号的存在、采样精度的限制以及采样周期的约束，为了准确确定异常信号的传播方向，实际上两个变送器的安装间距要求远远大于上述理论值。相邻两个变送器的这种安装间距要求是现有的场站、阀室所远远无法满足的，从而无法在实际工作中很好地确定管道中异常信号的传播方向，也无法满足实际工作的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种管道中异常信号的定向方法，其结合应用现场实际空间条件和采样周期，既能满足现场安装条件，又不用提高信号实际采样周期，能够可靠判定管道内异常信号的传播方向。为实现本发明目的而提供的一种管道内异常信号定向方法，包括如下步骤步骤S100，利用安装在管道一端间隔预设距离的两个变送器感测管道内部的动态压カ信号或声波信号，通过带有采样保持功能的数据采集设备顺序采集并提取预设时间长度的两个变送器的输出信号作为第一采集数据；步骤S200，对提取的第一采集数据的两帧数据分别进行输出信号的归ー化处理、均值调整及双极性处理，得到处理后的第二采集数据；步骤S300，根据信号的极性从所述第二采集数据的两帧数据中分别查找出所述第ニ采集数据的信号最大极值，井根据两个最大极值对所述第二采集数据的两帧数据对应作异常信号的后沿处理，得到后沿处理后的第三采集数据；步骤S400，对所述第三采集数据，任选一路信号做M-1点的前后双向一次线性插值，形成两个插值序列；然后分别计算所述两个序列与另一信号序列的互相关系数曲线，根据两条互相关曲线极值大小及其距中点的相对位置关系得到管道泄漏信号的传播方向。较优地，作为一可实施例，所述步骤SlOO包括如下步骤步骤S110，在管道同侧的两个预设位置各安装一个声波或动态压カ变送器，两信号变送器间隔为d米；步骤S120，以采样周期T顺序轮流连续采集两个变送器的输出信号，在整分钟时刻对采集的两路信号分别打上时间标签，得到多个时间段的两路信号的采集数据各一帧；步骤S130，设每个时间段·采集数据的长度为N/2点，提取两个连续时间段的数据，其中前ー时间段为历史采集数据，后ー时间段为实时采集数据，将该历史采集数据和实时采集数据作为第一采集数据；其中，d、T为大于0的正·数；N为正整数。较优地，作为一可实施例，所述步骤S200包括如下步骤步骤S210，对两个时间段的第一采集数据的两帧信号分别作去噪处理，滤除信号中的高频干扰；步骤S220，对去噪处理后的第一采集数据的两帧信号分别作归一化处理，计算各自的均值，并使两帧信号都成为正负信号，得到处理后的第二采集数据。较优地，作为一可实施例，所述步骤S220包括如下步骤步骤S221，设第一采集数据的ー帧信号的序列x(k)，k=l…N的极大、极小值为maxX和minX ;第一采集数据的另ー巾贞信号的序列y(k), k=l…N的极大、极小值为maxY和minY ;其中，N为序列的长度；对两个序列X (k)、y (k)分别作如下进行归一化处理，如下式所示
权利要求
1.一种管道内异常信号定向方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤S100，利用安装在管道一端间隔预设距离的两个变送器感测管道内部的动态压力信号或声波信号，通过带有采样保持功能的数据采集设备顺序采集并提取预设时间长度的两个变送器的输出信号作为第一采集数据； 步骤S200，对提取的第一采集数据的两帧数据分别进行输出信号的归一化处理、均值调整及双极性处理，得到处理后的第二采集数据； 步骤S300，根据信号的极性从所述第二采集数据的两帧数据中分别查找出所述第二采集数据的信号最大极值，并根据两个最大极值对所述第二采集数据的两帧数据对应作异常信号的后沿处理，得到后沿处理后的第三采集数据； 步骤S400，对所述第三采集数据，任选一路信号做M-1点的前后双向一次线性插值，形成两个插值序列；然后分别计算所述两个序列与另一信号序列的互相关系数曲线，根据两条互相关曲线极值大小及其距中点的相对位置关系得到管道泄漏信号的传播方向。
2.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤SlOO包括如下步骤 步骤S110，在管道同侧的两个预设位置各安装一个声波或动态压力变送器，两信号变送器间隔为d米； 步骤S120，以采样周期T顺序轮流连续采集两个变送器的输出信号，在整分钟时刻对采集的两路信号分别打上时间标签，得到多个时间段的两路信号的采集数据各一帧； 步骤S130，设每个时间段采集数据的长度为N/2点，提取两个连续时间段的数据，其中前一时间段为历史采集数据，后一时间段为实时采集数据，将该历史采集数据和实时采集数据作为第一采集数据； 其中，d、T为大于0的正数；N为正整数。
3.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S200包括如下步骤 步骤S210，对两个时间段的第一采集数据的两帧信号分别作去噪处理，滤除信号中的闻频干扰； 步骤S220，对去噪处理后的第一采集数据的两帧信号分别作归一化处理，计算各自的均值，并使两帧信号都成为正负信号，得到处理后的第二采集数据。
4.根据权利要求3所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S220包括如下步骤 步骤S221,设第一采集数据的一巾贞信号的序列x(k)，k=l…N的极大、极小值为maxX和minX ;第一采集数据的另一巾贞信号的序列y(k), k=l---N的极大、极小值为maxY和minY ;其中，N为序列的长度； 对两个序列x(k)、y(k)分别作如下进行归一化处理，如下式所示 x(k)--mmX
5.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S300包括如下步骤 步骤S310，对同一时间段的第二采集数据的每帧信号各自做正负区间划分，得到每个区间的起始点和结束点序列，分别为SStx (i)、Sendx (i)和SSty (i)、Sendy (i), i为信号所处的区间序号，信号区间总数为NCx和NCy ； 步骤S320,遍历搜索到各个区间的正极值点序列Peakx(i)和Peaky (i),从各个极值点序列Peakx (i)和Peaky (i)中，找出序列x的最大极值maxvx及相应位置posx和序列y的最大极值maxvy及相应位置posy ； 步骤S330,对两个序列的极值点(maxvx,posx)、(maxvy,posy)以后的数据作如下后沿处理，如下式所示 X (k) =x (posx)k=posx+l***. . N y (k) =J (posx)k=posy+l.....N 得到后沿处理后的第三采集数据。
6.根据权利要求1所述的管道内异常信号定向方法，其特征在于，所述步骤S400包括如下步骤 步骤S410，任选一路信号作线性插值，设所选择的信号为x(k)序列； 步骤S420，首先计算序列x(k)的两列一阶差分，如下式所示
全文摘要
本发明提供一种管道中异常信号的定向方法，包括如下步骤采集并提取预设时间长度的两个变送器的输出信号作为第一采集数据；对第一采集数据的两帧数据分别进行输出信号的归一化处理、均值调整及双极性处理，得到第二采集数据；根据信号的极性从第二采集数据的两帧数据中分别查找出信号最大极值，对第二采集数据的两帧数据分别作异常信号的后沿处理，得到第三采集数据；对第三采集数据，任选一路信号做M-1点的前后双向一次线性插值，形成两个插值序列；分别计算两个序列与另一信号序列的互相关系数曲线，得到管道泄漏信号的传播方向。本发明能够可靠判定管道内异常信号的传播方向。
文档编号F17D5/06GK103032682SQ20121057160
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者林伟国, 李明军, 贾景堃 申请人:北京化工大学