本发明涉及电力电缆测试信号分析技术领域，尤其是涉及一种电缆测试信号消噪方法、装置及终端。
背景技术
近年来，随着城域网改造的实施，电力电缆获得越来越广泛的应用。电力电缆埋在地下，一旦出现故障很难直接查找到其故障点位置。故在电力电缆故障点查找时先要进行电缆故障测距，即查找故障点所在的大概的范围。一般电缆故障测距是通过分析对电缆探测得到的电缆测试信号，以确定故障点所在的大概的范围。这就要求电缆测试信号一定不能受到过多的噪声干扰。电缆测试信号的质量是决定电缆故障测距准确性的关键因素。其中，电缆测试信号的质量主要取决于电缆测试信号所携带的噪声大小，电缆测试信号所携带的噪声越小，电缆测试信号的质量越佳。
为了获取质量较佳的电缆测试信号，现有技术中通常应用固定法或极大极小准则法计算得到的阈值对电缆测试信号进行消噪，但是得到的消噪后的电缆测试信号仍旧存留有较多噪声，消噪效果较差，难以获取质量较佳的电缆测试信号。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电缆测试信号消噪方法、装置及终端，能够有效降低电缆测试信号中的噪声，提升消噪效果，便于得到高质量的电缆测试信号。
第一方面，本发明实施例提供了一种电缆测试信号消噪方法，该方法包括：基于声磁传感器线性传感阵列对电缆进行探测所得的探测数据，得到电缆测试信号；其中，声磁传感器线性传感阵列包括多组声磁信号传感器；采用极大极小准则法和固定法，确定与电缆测试信号对应的阈值变量的区间；采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值；根据最优阈值对电缆测试信号进行消噪处理，得到消噪信号。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述采用极大极小准则法和固定法，确定与电缆测试信号对应的阈值变量的区间的步骤，包括：采用固定法计算得到电缆测试信号对应的第一阈值；采用极大极小准则法计算得到电缆测试信号对应的第二阈值；根据第一阈值和第二阈值，确定电缆测试信号对应的阈值变量的区间。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方的第二种可能的实施方式，其中，上述采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值的步骤，包括：获取阈值变量对应的信噪比函数和均方根误差函数；基于阈值变量对应的信噪比函数，在区间内构建信噪比曲线；基于阈值变量对应的均方根误差函数，在区间内构建均方根误差曲线；基于信噪比曲线和均方根误差曲线确定区间内的最优阈值。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方的第三种可能的实施方式，其中，上述基于信噪比曲线和均方根误差曲线确定区间内的最优阈值的步骤，包括：对信噪比曲线和均方根误差曲线进行归一化处理，得到信噪比比例曲线和均方根误差比例曲线；定位信噪比比例曲线和均方根误差比例曲线的交点；根据交点确定区间内的最优阈值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，该方法还包括：基于消噪信号对电缆进行故障测距，得到测试结果；生成包含有测试结果的电缆检测报告。
第二方面，本发明实施例提供了一种电缆测试信号消噪装置，该装置包括：信号获得模块，用于基于声磁传感器线性传感阵列对电缆进行探测，得到电缆测试信号；其中，声磁传感器线性传感阵列包括多组声磁信号传感器；区间确定模块，用于采用极大极小准则法和固定法，确定与电缆测试信号对应的阈值变量的区间；最优阈值确定模块，用于采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值；信号消噪模块，用于根据最优阈值对电缆测试信号进行消噪处理，得到消噪信号。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述区间确定模块用于：采用固定法计算得到电缆测试信号对应的第一阈值；采用极大极小准则法计算得到电缆测试信号对应的第二阈值；根据第一阈值和第二阈值，确定电缆测试信号对应的阈值变量的区间。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，该装置还包括：故障测距模块，用于基于消噪信号对电缆进行故障测距，得到测试结果；报告生成模块，用于生成包含有测试结果的电缆检测报告。
第三方面，本发明实施例提供了一种终端，该终端包括存储器以及处理器，存储器用于存储支持处理器执行第一方面至第一方面的第四种可能的实施方式中任一项所述方法的程序，处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面至第一方面的第四种可能的实施方式中任一项所述的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种电缆测试信号消噪方法、装置及终端，首先通过声磁传感器线性传感阵列能够初步获取噪声较少的电缆测试信号，然后通过极大极小准则法和固定法综合确定与该电缆测试信号对应的阈值变量区间，进而确定该区间的最优阈值，最终根据确定的最优阈值对电缆测试信号进行消噪，这种方式与现有技术中仅采用极大极小准则法或固定法的方式对电缆测试信号进行消噪，消噪效果不佳的问题相比，能够较好地消除电缆测试信号中的噪声，达到较好地消噪效果，便于得到高质量的电缆测试信号。
本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种电缆测试信号消噪方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种电缆测试信号消噪方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种电缆测试信号消噪装置的结构框图；
图4为本发明实施例提供的另一种电缆测试信号消噪装置的结构框图；
图5为本发明实施例所提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前，利用软阈值法对电缆测试信号进行消噪，涉及到阈值的选取，通常应用极大极小准则法或固定法来选取阈值。而应用极大极小准则法计算得到的阈值过小；应用固定法计算得到的阈值过大。这两种消噪方法的效果均不理想，致使电缆故障测距的结果不准确。基于此，本发明实施例提供的一种电缆测试信号消噪方法、装置及终端，可以有效地减少噪声对电缆测试信号的干扰，从而提高电缆故障测距的准确度。
在一种可选的方式中，参见图1所示的一种电缆测试信号消噪方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤s102，基于声磁传感器线性传感阵列对电缆进行探测所得的探测数据，得到电缆测试信号；其中，声磁传感器线性传感阵列包括多组声磁信号传感器，每组声磁信号传感器包括1个磁信号传感器和1个声音信号传感器。不同组的声磁信号传感器的采样波段不同，也即，采用多组声磁信号传感器进行分段采样。其中，磁信号传感器可探测采集到电缆所处环境中的磁信号，声音信号传感器可探测采集到电缆所处环境中的声音信号，从磁信号和声音信号取样即可作为电缆测试信号。相关技术中，通常只采用1个磁信号传感器和1个声音信号传感器对电缆探测，需要采集频率很高的磁信号和声音信号进行取样，然而这样得到的电缆测试信号由于频率很高，不可避免的产生了大量噪声的干扰信号，这些干扰信号可能覆盖电缆测试信号，影响后续电缆故障测距的相关分析工作。相比之下，本发明实施例采用声磁传感器线性传感阵列包括多个磁信号传感器和多个声音信号传感器，每个磁信号传感器都对应一个采样区间，每个声音信号传感器也都对应一个采样区间，多个磁信号传感器和多个声音信号传感器能够同步采集磁信号和声音信号进行分波段取样，因为采用多组声磁信号传感器进行分段采样的方式，所以无需很高的频率，从而减少了因高频率产生的噪声干扰。因此，本实施例通过采用声磁传感器线性传感阵列获取的电缆测试信号与相关技术中直接采样电缆测试信号相比，本实施例首先采样所得的电缆测试信号自身所携带的噪声较少，有助于进一步消噪。实际应用时，本发明实施例提供的一种声磁传感器线性传感阵列包括4组信号传感器，同步对电缆进行探测得到4段磁信号和4段声音信号，可取其平均值作为电缆测试信号。
步骤s104，采用极大极小准则法和固定法，确定与电缆测试信号对应的阈值变量的区间；
考虑到目前采用极大极小准则法得到的阈值过小；采用固定法得到的阈值过大。利用两种方法得到的阈值对电缆测试信号进行消噪均没有很好的效果。可见在这两种消噪方法的阈值之间应该存在一最优阈值，可以取得最为理想的消噪效果，故可基于极大极小准则法和固定法首先确定最优阈值的可变范围，即上述阈值变量的区间。具体的，可采用极大极小准则法计算得到电缆测试信号对应的第一阈值；采用固定法计算得到电缆测试信号对应的第二阈值；根据第一阈值和第二阈值，即可确定电缆测试信号对应的阈值变量的区间。
实际应用时，假设电缆测试信号对应的阈值变量为t，根据极大极小准则法的计算公式
步骤s106，采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值；
具体的，可引入能够反映消噪效果的参数，诸如信噪比和均方根误差等，设计最优阈值计算方法以得到区间[t1,t2]内的最优阈值。
步骤s108，根据最优阈值对电缆测试信号进行消噪处理，得到消噪信号。
本发明实施例提供了一种电缆测试信号消噪方法、装置及终端，首先通过声磁传感器线性传感阵列能够初步获取噪声较少的电缆测试信号，然后通过极大极小准则法和固定法综合确定与该电缆测试信号对应的阈值变量区间，进而确定该区间的最优阈值，最终根据确定的最优阈值对电缆测试信号进行消噪，这种方式与现有技术中仅采用极大极小准则法或固定法的方式对电缆测试信号进行消噪，消噪效果不佳的问题相比，能够较好地消除电缆测试信号中的噪声，达到较好地消噪效果，便于得到高质量的电缆测试信号。
为便于实施，本发明实施例提供了图1中步骤s106的一种具体实施方式。即上述采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值的步骤，包括：
步骤(1)，获取阈值变量对应的信噪比函数和均方根误差函数；
具体的，信噪比的概念表达式为：
步骤(2)，基于阈值变量对应的信噪比函数，在区间内构建信噪比曲线；
具体的，以阈值变量t为x轴，以信噪比函数snr(t)为y轴，建立直角坐标系，在区间[t1,t2]内构建反映snr(t)随t变化而变化的关系曲线。该曲线几乎呈单调变化趋势，即随着t变大，snr(t)逐渐变小。
步骤(3)，基于阈值变量对应的均方根误差函数，在区间内构建均方根误差曲线；
具体的，以阈值变量t为x轴，以均方根误差函数rmse(t)为y轴，建立直角坐标系，在区间[t1,t2]内构建反映rmse(t)随t变化而变化的关系曲线。该曲线几乎呈单调变化趋势，即随着t变大，rmse(t)逐渐变大。
步骤(4)，基于信噪比曲线和均方根误差曲线确定区间内的最优阈值。
由上可知，信噪比曲线snr(t)和均方根误差曲线rmse(t)的变化趋势相反。且一般认为，信噪比越大，均方根误差越小，则消噪效果越好。故可对信噪比曲线和均方根误差曲线进行归一化处理，得到信噪比比例曲线和均方根误差比例曲线；定位信噪比比例曲线和均方根误差比例曲线的交点；根据交点确定区间内的最优阈值。
为便于理解，在此，本发明提供了一种具体的归一化处理方式：已知阈值变量t对应的信噪比函数、均方根误差函数分别为snr(t)和rmse(t)，根据snr(t)和rmse(t)的变化趋势可知，t在区间[t1,t2]内对应的信噪比最小值为snr(t2)，t在区间[t1,t2]内对应的均方根误差最小值为rmse(t1)。分别计算区间[t1,t2]边界值，即t1和t2对应的信噪比之差及t1和t2的均方根误差之差，以占比的形式来描述信噪比比例函数psnr(t)及均方根误差比例函数prmse(t)，表达式如下：
根据上述信噪比比例函数及均方根误差比例函数在区间内构建信噪比比例曲线及均方根误差比例曲线，这两条曲线变化趋势相反并交于一点，该交点可使其对应的psnr(t)与prmse(t)之间的差值δp(t)＝|psnr(t)-prmse(t)|达到最小，表现出最优的性质。即信噪比比例曲线及均方根误差比例曲线交点所对应的阈值就是最优阈值。
进一步，在图1的基础上，参见图2所示的另一种电缆测试信号消噪方法的流程图，除了步骤s102～步骤s108，还示出了如下步骤：
步骤s202，基于消噪信号对电缆进行故障测距，得到测试结果；
步骤s204，生成包含有测试结果的电缆检测报告。
通过上述步骤，应用消除噪声的电缆测试信号(也即，消噪信号)进行电缆故障测距，能够得到较为准确的测距结果；生成包含有测试结果的电缆检测报告，有助于相关人员通过检测报告便捷地查看测试结果。
对应于上述方法实施例，参见图3所示的一种电缆测试信号消噪装置的结构框图；该装置包括如下模块：
信号获得模块302，用于基于声磁传感器线性传感阵列对电缆进行探测，得到电缆测试信号；其中，声磁传感器线性传感阵列包括多组声磁信号传感器；
区间确定模块304，用于采用极大极小准则法和固定法，确定与电缆测试信号对应的阈值变量的区间；
最优阈值确定模块306，用于采用最优阈值计算法确定区间内的最优阈值；
信号消噪模块308，用于根据最优阈值对电缆测试信号进行消噪处理，得到消噪信号。
在具体实施时，区间确定模块304用于：采用极大极小准则法计算得到电缆测试信号对应的第一阈值；采用固定法计算得到电缆测试信号对应的第二阈值；根据第一阈值和第二阈值，确定电缆测试信号对应的阈值变量的区间。
进一步，参见图4所示的另一种电缆测试信号消噪装置的结构示意图；该装置在图3的基础上，还示意出了故障测距模块402及报告生成模块404。其中，故障测距模块402用于基于消噪信号对电缆进行故障测距，得到测试结果；报告生成模块404，用于生成包含有测试结果的电缆检测报告。
本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
进一步，本实施例提供了一种终端，该终端包括存储器以及处理器，存储器用于存储支持处理器执行上述任一项电缆测试信号消噪方法的程序，处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
图5为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图，包括：处理器50，存储器51，总线52和通信接口53，处理器50、通信接口53和存储器51通过总线52连接；处理器50用于执行存储器51中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器51可能包含高速随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线52可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器51用于存储程序，处理器50在接收到执行指令后，执行程序501，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器50中，或者由处理器50实现。
处理器50可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器50中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器51，处理器50读取存储器51中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
进一步，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述任一项电缆测试信号消噪方法的步骤。具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。