1.本技术属于管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种管道压力泄漏信号的增强方法。
背景技术：2.目前，针对管道泄漏的信号增强，主要有基于小波(包)和emd或vmd的方法,且处理的主要对象是声发射信号和压电式加速度传感器输出信号。
3.这其中，基于小波(包)的信号增强方法主要包括：基于软、硬阈值的小波去噪方法，基于熵的最佳小波基选择、基于小波包熵的最佳信号频段(分解尺度)选择等方法。
4.基于emd或vmd的信号增强方法主要包括以下几种：1)根据一路原始参考信号与另一路emd分解得到的imfs的互相关曲线极值选择信号的有效组成成分(imfs)的信号去噪方法。2)采用遗传迭代算法对vmd参数进行自适应优化，采用奇异值峭度差频谱对svd重构阶次进行自适应优化；然后采用参数优化的vmd对泄漏信号进行分解，并采用峭度分析法对分解的模态分量进行筛选并重构；最后，采用阶次优化的svd对重构信号进行非线性滤波，最终提高微泄漏信号的信噪比。3)采用vmd对信号进行分解，然后根据模糊密度函数对信号作自适应去噪。
5.目前，现有方法存在以下几个问题：1)上述方法主要针对的是压电传感器的输出信号，其对应的泄漏信号都是突发型的，而管道泄漏压力信号由于传播距离远的原因，经常出现缓变型泄漏信号，因此信号特性完全不同。2)在基于压力信号的泄漏监测中，由于管道输送工艺的频繁变化经常存在趋势性信号，一旦微弱泄漏发生在压力上升或下降阶段，则泄漏信号可能会被趋势信号完全淹没。3)上述这些方法都假定泄漏信号出现在准高斯分布背景噪声信号中，其假设在一帧监测信号中仅存在一个异常子信号。而在基于压力信号的管道泄漏监测中，一帧监测信号中可能存在多个异常子信号(包括干扰信号和泄漏信号)，在这种情况下，因为哪个异常子信号是泄漏信号是未知的，各个异常信号对应的信号有效频带范围可能不同，如何确定信号增强的对象就成为了难题。4)上述绝大多数的信号增强方法没有考虑到泄漏信号成对出现的特性，这就可能造成上下游信号增强的对象不是成对关联信号，难以达到预期效果。
技术实现要素：6.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种管道压力泄漏信号的增强方法、装置及系统，有助于增强管道压力泄漏的信号。
7.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
8.本技术提供一种管道压力泄漏信号的增强方法，所述方法包括：
9.获取上游管道压力信号和下游管道压力信号；
10.对所述上游管道压力信号和下游管道压力信号进行趋势检测和趋势消除，得到消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k),其中ch为通道数，对应管道上下游，ch＝1-2；k＝
1-n，n为数据帧长度；
11.对所述除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到所述上下游压力信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，记为flagsum；
12.根据所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，确定上下游信号中最突出区间子信号的位置；
13.判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对；
14.若所述最突出区间子信号是关联信号对，则确定最佳滤波参数；
15.利用所述最佳滤波参数对所述消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)进行小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch为通道数，ch＝1-2，对应管道上下游；k＝1-n，n为数据帧长度；
16.将所述滤波后得到的管道上下游压力信号p(ch,k)与所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum作乘法运算，得到增强后的管道上下游压力异常信号。
17.进一步地，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，还包括：
18.若所述最突出区间子信号不是关联信号对，则判断所述上游管道压力信号和下游管道压力信号的突出程度表征函数中的负极值；
19.以负极值较大的一路信号中的最突出负极性区间子信号为参考，在另一路信号中查找关联信号；
20.根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数。
21.进一步地，所述对所述消除趋势的管道上下游压力信号中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，包括：
22.选定小波基、小波滤波尺度调节范围、高通滤波初始截止频率及截止频率调节(增加)步距，对所述消除趋势的管道上下游压力信号进行滤波，得到滤波后的信号；
23.对所述滤波后的上下游第一路信号进行正负区间划分，得到该所述信号的区间个数nc，各个区间子信号的起始位置sst(j)和结束位置send(j)，各个区间子信号的峰值peak(j)及其位置peakpos(j)，j为区间序号，j∈[1,nc]；
[0024]
基于层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作多尺度表征，得到该所述信号中所述各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum。
[0025]
进一步地，利用所述层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作多尺度表征，得到所述信号中所述各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，包括：
[0026]
设定所述层次聚类的单连接距离阈值调节范围为set_dist(l)-setdist(m),步距为step_d，且set_dist(1)《set_dist(2)《
…
《setdist(m-1)《setdist(m)，共m组；
[0027]
对所述信号中的所述区间子信号的峰值序列取绝对值，并按由大到小降序排列，得到降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列sort_peak(j),其中，j∈[1,nc],nc为当前所述信号的正负区间总个数，且
[0028]
sort_peak(1)》sort_peak(2)》
…
》sort_peak(nc)；
[0029]
记录排序前后区间子信号的区间序号的映射关系；
[0030]
对所述降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列sort_peak(j)作差分计算，得
到所述降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列的差分序列d_sortpeak(j)，j∈[1,nc-1],nc为当前所述信号的正负区间总个数；
[0031]
根据当前所述单连接距离阈值set_dist(m),m∈[1,m]，m为所述单连接距离阈值的组数，判断当前所述信号的所述区间子信号中的突出区间子信号，得到当前所述单连接距离阈值条件下的当前所述信号的所述区间子信号的突出程度表征flags(m,j),其中m对应单连接距离阈值的序号，j对应排序前的区间序号。
[0032]
进一步地，还包括：
[0033]
根据步距step_d逐次调节单连接距离阈值set_dist(m),m∈[1,m]，得到不同所述单连接距离阈值条件下的当前所述信号的区间子信号的突出程度表征flags(m,j)，得到在所述单连接距离阈值调节范围set_dist(l)-setdist(m)内、在当前所述小波基和小波滤波尺度、当前所述高通滤波器截止频率条件下，当前所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz和多尺度表征函数flagsum:
[0034][0035]
其中，l∈[1,l],l为小波滤波尺度调节次数和高通滤波器截止频率调节次数的乘积。
[0036]
进一步地，还包括：
[0037]
搜索flagz中的区间子信号负极大值，并将所述flagz中的区间子信号负极大值存入数组maxflag(l)中；
[0038]
将所述区间子信号的起始和结束位置分别存入数组sst(l),send(l)中，同时将所述小波滤波尺度和高通滤波器截止频率存入数组ws_tab(l)和fc_tab(l)中。
[0039]
进一步地，还包括：
[0040]
根据所述高通滤波器截止频率的调节步距调整所述高通滤波器的截止频率，重新计算在当前所述小波基和小波滤波尺度条件下、在单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)值，其中l∈[1,l]，k∈[1,n]。
[0041]
进一步地，还包括：
[0042]
调节所述小波滤波尺度，重新计算在不同的高通滤波器截止频率条件下、在所述单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值，其中l∈[1，l]，k∈[1，n]；
[0043]
最终得到所述信号的多尺度表征函数flagsum，标记为flagsum_1(k)，k∈[1,n]。
[0044]
进一步地，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，包括：
[0045]
搜索所述上下游压力信号对应的突出程度表征函数中负极值及其对应区间，截取
对应区间范围内的突出程度表征函数信号作互相关计算；
[0046]
若相关计算所得的时延值在预设时延区间之内，则所述区间范围内的上下游压力信号中的负极值区间子信号为关联信号；
[0047]
若相关计算所得的时延值在预设时延区间之外，则比较上下游所述突出程度表征函数中最突出负极性区间子信号的绝对值的大小，以绝对值大的区间子信号为参考，在另一路所述突出程度表征函数中、在预设的时延区间内搜索绝对幅值最大的负极性区间子信号，作为关联信号；
[0048]
重新计算对应区间子信号的flagz、flagsum(l,k)、maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值。
[0049]
进一步地，所述根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数，包括：
[0050]
搜索负极大值数组maxflag(l)中的负极值；
[0051]
根据所述负极值对应的序号，从所述信号对应的数组ws_tab(l)、fc_tab(l)中检索出对应信号的最佳滤波参数。
[0052]
本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0053]
本技术提供的一种管道压力泄漏信号的增强方法，通过获取上游管道压力信号和下游管道压力信号；对所述上游管道压力信号和下游管道压力信号进行趋势检测和趋势消除，得到消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k),其中ch为通道数，对应管道上下游，ch＝1-2；k＝1-n，n为数据帧长度；对所述除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到所述上下游压力信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，记为flagsum；根据所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，确定上下游信号中最突出区间子信号的位置；判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对；若所述最突出区间子信号是关联信号对，则确定最佳滤波参数；利用所述最佳滤波参数对所述消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)进行小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch为通道数，ch＝1-2，对应管道上下游；k＝1-n，n为数据帧长度；将所述滤波后得到的管道上下游压力信号p(ch,k)与所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum作乘法运算，得到增强后的管道上下游压力异常信号。解决了泄漏信号出现在趋势性压力信号中的信号增强难题，克服了当一帧信号中存在多个异常子信号时评价目标难以确定的难题；在信号增强中考虑了泄漏信号在两路信号中成对出现的特性，确保上下游泄漏信号增强效果的最优化。
[0054]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
[0055]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
[0056]
图1是根据一示例性实施例示出的一种管道压力泄漏信号的增强方法的流程图；
[0057]
图2是根据一示例性实施例示出的管道原始压力信号示意图；
delay且delay《＝delay(delay为泄漏信号在管道中逆传或顺传的最大时延，根据管道长度和介质中声速可以计算得到)，则所截取信号为关联信号。
[0078]
步骤s106、若所述最突出区间子信号是关联信号对，则确定最佳滤波参数；
[0079]
具体地，根据所述上下游压力信号对应的maxflag序列，搜索对应的maxflag最大值所在的序号，根据所述最大值对应的序号，从上下游压力信号对应的ws_tab和fc_tab数组中，索引到相应的所述小波滤波尺度和高通滤波器截止频率，作为所述上下游压力信号的最佳滤波参数；
[0080]
具体地，根据所述最大值对应的序号，从上下游压力信号对应的ws_tab和fc_tab数组中，索引到相应的所述小波滤波尺度和高通滤波器截止频率，对原消除趋势的压力信号sp(ch,k)作小波去噪和高通滤波，得到信号p(ch,k),ch＝1-2,k＝1-n。
[0081]
步骤s107、利用所述最佳滤波参数对所述消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)进行小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch为通道数，ch＝1-2，对应管道上下游；k＝1-n，n为数据帧长度；
[0082]
步骤s108、将所述滤波后得到的管道上下游压力信号p(ch,k)与所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum作乘法运算，得到增强后的管道上下游压力异常信号。
[0083]
按照公式ap＝p*flagsum计算。ap即为根据上述信号增强后得到的信号。
[0084]
可以理解为，本技术提供的一种管道压力泄漏信号的增强方法，通过获取上游管道压力信号和下游管道压力信号；对所述上游管道压力信号和下游管道压力信号进行趋势检测和趋势消除，得到消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k),其中ch为通道数，对应管道上下游，ch＝1-2；k＝1-n，n为数据帧长度；对所述除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到所述上下游压力信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，记为flagsum；根据所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，确定上下游信号中最突出区间子信号的位置；判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对；若所述最突出区间子信号是关联信号对，则确定最佳滤波参数；利用所述最佳滤波参数对所述消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)进行小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch为通道数，ch＝1-2，对应管道上下游；k＝1-n，n为数据帧长度；将所述滤波后得到的管道上下游压力信号p(ch,k)与所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum作乘法运算，得到增强后的管道上下游压力异常信号。解决了泄漏信号出现在趋势性压力信号中的信号增强难题，克服了当一帧信号中存在多个异常子信号时评价目标难以确定的难题；在信号增强中考虑了泄漏信号在两路信号中成对出现的特性，确保上下游泄漏信号增强效果的最优化。
[0085]
作为上述方法的进一步改进，在一个实施例中，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，还包括：
[0086]
若所述最突出区间子信号不是关联信号对，则判断所述上游管道压力信号和下游管道压力信号的突出程度表征函数中的负极值；
[0087]
以负极值较大的一路信号中的最突出负极性区间子信号为参考，在另一路信号中查找关联信号；
[0088]
根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数。
[0089]
具体地，若所述最突出区间子信号不是关联信号对，则比较两路突出程度表征函数flagsum信号中最突出负极性区间子信号的绝对值，选绝对值较大的那一路信号的区间子信号为参考信号，在互相关时延
±
delay范围内确定另一路信号中对应的关联区间子信号，以该所述关联区间子信号为目标，用步骤s103所述方法重新获得所述关联区间子信号的参数(flagz(ch,j)，sst(ch,j),send(ch,j)，ws_tab(ch,j)和fc_tab(ch,j))。
[0090]
一些实施例中，所述根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数，包括：
[0091]
搜索负极大值数组maxflag(l)中的负极值；
[0092]
根据所述负极值对应的序号，从所述信号对应的数组ws_tab(l)、fc_tab(l)中检索出对应信号的最佳滤波参数。
[0093]
其中，从所述信号区间子信号的所述突出程度的多尺度表征flagz中获得，对应不同的所述小波滤波尺度和所述高通滤波器截止频率。
[0094]
一些实施例中，所述对所述消除趋势的管道上下游压力信号中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，包括：
[0095]
选定小波基、小波滤波尺度调节范围、高通滤波初始截止频率及截止频率调节(增加)步距，对所述消除趋势的管道上下游压力信号进行滤波，得到滤波后的信号；
[0096]
对所述滤波后的上下游第一路信号进行正负区间划分，得到该所述信号的区间个数nc，各个区间子信号的起始位置sst(j)和结束位置send(j)，各个区间子信号的峰值peak(j)及其位置peakpos(j)，j为区间序号，j∈[1,nc]；
[0097]
基于层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作多尺度表征，得到该所述信号中所述各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum。
[0098]
在一个实施例中，本技术选定db9小波基，小波滤波尺度变化范围[scale_s,scale_e]为[5-10]；采用一阶rc高通滤波器，时间常数tc＝4s，高通滤波器的截止频率通过调节离散化频率来调节，调节范围为[100hz-2000hz]，步距为100hz；确定信号幅值表征单连接阈值范围[setdist(1),setdist(m)]分别为[0.01-0.5]和步距step_d＝0.01，总迭代次数m＝50；小波滤波尺度变化和高通滤波器截止频率变化的次数乘积为l＝126。
[0099]
如图4所示，是本技术一个实施例中上游压力信号经过尺度5的db9小波去噪后的信号。
[0100]
如图5所示，是本技术一个实施例中经过离散化频率为200hz的一阶rc高通滤波器滤波后的信号。
[0101]
在db9小波滤波尺度为5，高通滤波器采用一阶rc高通滤波器，时间常数tc＝4s，离散化频率为200hz；信号幅值突出程度表征单连接阈值范围[setdist(1),setdist(m)]为[0.01-0.5]和步距step_d＝0.01，总迭代次数m＝50条件下，上游信号得到的区间子信号的多尺度表征flagpz如图6所示，上游信号的区间子信号突出程度表征函数flagsum如图7所示。在小波滤波尺度变化范围为[5-10]；采用一阶rc高通滤波器，时间常数tc＝4s，高通滤波器的离散化频率调节范围为[100hz-2000hz]条件下，最终得到的上下游信号的区间子信号突出程度表征函数flagsum如图8所示。
[0102]
一些实施例中，利用所述层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作
5331和-2414，区间范围分别为[19801,28799]和[28926,31810]。对上述从突出程度表征函数flagsum中截取的区间子信号作互相关计算，得到时延为-2485，其在最大时延[-4500,4500]之间，说明截取的区间子信号是关联的。从上下游信号对应的maxflag数组中所搜到的负极大值分别为-50和-32，以此找到上下游信号对应的最佳小波滤波尺度分别为9和9，离散化频率分别为500hz和300hz。运用上述参数对消除趋势以后的上下游压力信号进行去噪，得到结果上下游压力信号p如图9所示。
[0118]
根据公式ap＝p*flagsum计算p与flagsum的乘积，得到最终的信号增强结果如图10所示。
[0119]
一些实施例中，还包括：根据高通滤波器截止频率的调节步距调整所述高通滤波器的截止频率，重新计算在当前所述小波基和小波滤波尺度条件下、在单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)值，其中l∈[1,l]，k∈[1,n]。
[0120]
一些实施例中，还包括，调节小波滤波尺度，重新计算在不同的高通滤波器截止频率条件下、在所述单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值,其中l∈[1,l]，k∈[1,n]；
[0121]
最终得到所述信号的多尺度表征函数flagsum，标记为flagsum_1(k)，k∈[1,n]。
[0122]
作为上述方法的进一步改进，在一个实施例中，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，包括：
[0123]
搜索所述上下游压力信号对应的突出程度表征函数中负极值及其对应区间，截取对应区间范围内的突出程度表征函数信号作互相关计算；
[0124]
若相关计算所得的时延值在预设时延区间之内，则所述区间范围内的上下游压力信号中的负极值区间子信号为关联信号；
[0125]
若相关计算所得的时延值在预设时延区间之外，则比较上下游所述突出程度表征函数中最突出负极性区间子信号的绝对值的大小，以绝对值大的区间子信号为参考，在另一路所述突出程度表征函数中、在预设的时延区间内搜索绝对幅值最大的负极性区间子信号，作为关联信号；
[0126]
按照上述方法，重新计算对应区间子信号的flagz、flagsum(l,k)、maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值。
[0127]
一些实施例中，根据所述上下游压力信号对应的maxflag序列，搜索对应的maxflag最大值所在的序号，根据所述最大值对应的序号，从上下游压力信号对应的ws_tab和fc_tab数组中，索引到相应的所述小波滤波尺度和高通滤波器截止频率，作为所述上下游压力信号的最佳滤波参数；
[0128]
一些实施例中，根据所述上c``下游压力信号对应的最佳滤波参数，对所述上下游消除趋势后的压力信号sp(ch,k)作小波去噪和高通滤波，并利用所述上下游压力信号的多尺度表征函数，对所述压力信号做主动性信号增强，包括：
[0129]
根据所述上下游压力信号对应的最佳滤波参数，对所述上下游消除趋势后的压力信号sp(ch,k)作小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch
为通道数，对应管道上下游，ch＝1-2；k＝1-n，n为数据帧长度；
[0130]
一些实施例中，利用所述上下游压力信号的多尺度表征函数，对所述利用最佳滤波参数滤波后的压力信号p(ch,k)中的异常区间子信号作主动性信号增强，非异常区间子信号作主动性信号抑制：
[0131]
ap(1,k)＝p(1,k)*flagsum_1(k),
[0132]
ap(2,k)＝p(2,k)*flagsum_2(k),
[0133]
其中k＝1-n，ap(1,k)和ap(2,k)就是增强后的压力信号，其中k＝1-n。
[0134]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0135]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
[0136]
应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0137]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0138]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0139]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0140]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0141]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0142]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0143]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
技术特征：1.一种管道压力泄漏信号的增强方法，其特征在于，所述方法包括：获取上游管道压力信号和下游管道压力信号；对所述上游管道压力信号和下游管道压力信号进行趋势检测和趋势消除，得到消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k),其中ch为通道数，对应管道上下游，ch＝1-2；k＝1-n，n为数据帧长度；对所述除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到所述上下游压力信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，记为flagsum；根据所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，确定上下游信号中最突出区间子信号的位置；判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对；若所述最突出区间子信号是关联信号对，则确定最佳滤波参数；利用所述最佳滤波参数对所述消除趋势的管道上下游压力信号sp(ch,k)进行小波去噪和高通滤波，得到滤波后的管道上下游压力信号p(ch,k)，其中ch为通道数，ch＝1-2，对应管道上下游；k＝1-n，n为数据帧长度；将所述滤波后得到的管道上下游压力信号p(ch,k)与所述上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum作乘法运算，得到增强后的管道上下游压力异常信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，还包括：若所述最突出区间子信号不是关联信号对，则判断所述上游管道压力信号和下游管道压力信号的突出程度表征函数中的负极值；以负极值较大的一路信号中的最突出负极性区间子信号为参考，在另一路信号中查找关联信号；根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述消除趋势的管道上下游压力信号中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数，包括：选定小波基、小波滤波尺度调节范围、高通滤波初始截止频率及截止频率调节(增加)步距，对所述消除趋势的管道上下游压力信号进行滤波，得到滤波后的信号；对所述滤波后的上下游第一路信号进行正负区间划分，得到该所述信号的区间个数nc，各个区间子信号的起始位置sst(j)和结束位置send(j)，各个区间子信号的峰值peak(j)及其位置peakpos(j)，j为区间序号，j∈[1,nc]；基于层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作多尺度表征，得到该所述信号中所述各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述层次聚类方法，对该所述信号的所述区间子信号峰值作多尺度表征，得到所述信号中所述各个区间子信号的突出程度表征函数flagsum，包括：设定所述层次聚类的单连接距离阈值调节范围为set_dist(l)-setdist(m),步距为step_d，且set_dist(1)<set_dist(2)<
…
<setdist(m-1)<setdist(m)，共m组；对所述信号中的所述区间子信号的峰值序列取绝对值，并按由大到小降序排列，得到
降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列sort_peak(j),其中，j∈[1,nc],nc为当前所述信号的正负区间总个数，且sort_peak(1)>sort_peak(2)>
…
>sort_peak(nc)；记录排序前后区间子信号的区间序号的映射关系；对所述降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列sort_peak(j)作差分计算，得到所述降序排列的幅值为正的区间子信号峰值序列的差分序列d_sortpeak(j)，j∈[1,nc-1],nc为当前所述信号的正负区间总个数；根据当前所述单连接距离阈值set_dist(m),m∈[1,m]，m为所述单连接距离阈值的组数，判断当前所述信号的所述区间子信号中的突出区间子信号，得到当前所述单连接距离阈值条件下的当前所述信号的所述区间子信号的突出程度表征flags(m,j),其中m对应单连接距离阈值的序号，j对应排序前的区间序号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：根据步距step_d逐次调节单连接距离阈值set_dist(m),m∈[1,m]，得到不同所述单连接距离阈值条件下的当前所述信号的区间子信号的突出程度表征flags(m,j)，得到在所述单连接距离阈值调节范围set_dist(l)-setdist(m)内、在当前所述小波基和小波滤波尺度、当前所述高通滤波器截止频率条件下，当前所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz和多尺度表征函数flagsum:其中，l∈[1,l],l为小波滤波尺度调节次数和高通滤波器截止频率调节次数的乘积。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，还包括：搜索flagz中的区间子信号负极大值，并将所述flagz中的区间子信号负极大值存入数组maxflag(l)中；将所述区间子信号的起始和结束位置分别存入数组sst(l),send(l)中，同时将所述小波滤波尺度和高通滤波器截止频率存入数组ws_tab(l)和fc_tab(l)中。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述高通滤波器截止频率的调节步距调整所述高通滤波器的截止频率，重新计算在当前所述小波基和小波滤波尺度条件下、在单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)值，其中l∈[1,l]，k∈[1,n]。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：调节所述小波滤波尺度，重新计算在不同的高通滤波器截止频率条件下、在所述单连接距离阈值范围内的所述信号的区间子信号的突出程度的多尺度表征flagz，获得当前滤波参数条件下的所述多尺度表征函数flagsum(l,k)和maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值，其中l∈[1，l]，k∈[1，n]；
最终得到所述信号的多尺度表征函数flagsum，标记为flagsum_1(k)，k∈[1,n]。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述上下游信号中最突出区间子信号是否为关联信号对，包括：搜索所述上下游压力信号对应的突出程度表征函数中负极值及其对应区间，截取对应区间范围内的突出程度表征函数信号作互相关计算；若相关计算所得的时延值在预设时延区间之内，则所述区间范围内的上下游压力信号中的负极值区间子信号为关联信号；若相关计算所得的时延值在预设时延区间之外，则比较上下游所述突出程度表征函数中最突出负极性区间子信号的绝对值的大小，以绝对值大的区间子信号为参考，在另一路所述突出程度表征函数中、在预设的时延区间内搜索绝对幅值最大的负极性区间子信号，作为关联信号；重新计算对应区间子信号的flagz、flagsum(l,k)、maxflag(l)、sst(l)、send(l)、ws_tab(l)、fc_tab(l)序列的值。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据在另一路信号中查找的关联信号，确定最佳滤波参数，包括：搜索负极大值数组maxflag(l)中的负极值；根据所述负极值对应的序号，从所述信号对应的数组ws_tab(l)、fc_tab(l)中检索出对应信号的最佳滤波参数。
技术总结本申请属于管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种管道压力泄漏信号的增强方法，通过获取管道上下游压力信号；对所述管道上下游压力信号进行趋势检测和趋势消除，得到消除趋势后的管道上下游压力信号；对所述消除趋势后的管道上下游压力信号中区间子信号幅值的突出程度作多尺度表征，得到上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数及最佳滤波参数；将采用最佳滤波参数滤波后的管道上下游压力信号与上下游信号中各个区间子信号的突出程度表征函数相乘，得到增强后的所述管道上下游压力信号。解决了微弱泄漏信号增强难题，确保上下游泄漏信号增强效果的最优化。泄漏信号增强效果的最优化。泄漏信号增强效果的最优化。
技术研发人员：林伟国 党志健 王磊 郭小兵
受保护的技术使用者：江苏兰格特自动化设备有限公司
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2022/11/1
