一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣管道遭受人為破壞的方式層出不窮，光纖傳感技術(shù)逐漸被應(yīng)用于這個(gè)領(lǐng)域， 如澳大利亞FFT公司采用激光長(zhǎng)距離干涉儀監(jiān)測(cè)技術(shù)，但是由于監(jiān)測(cè)靈敏度、監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度（20 公里左右）、定位精度和系統(tǒng)噪聲等方面不能滿足油氣管道安全預(yù)警的工程要求。針對(duì)土壤 震動(dòng)信號(hào)的分析和處理，采用如統(tǒng)計(jì)模式是別的方法對(duì)其進(jìn)行精確的模式對(duì)比，但因?yàn)橛?氣管道的土壤振動(dòng)信號(hào)存在多種特征交迭、背景噪音雜亂、不同信號(hào)特征相似度較大等特 點(diǎn)，造成虛警率過(guò)高，無(wú)法給管道維護(hù)人員提供更精確的報(bào)警事件類型信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法及裝置，以保證 光纖預(yù)警系統(tǒng)提供的報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和有效性。
[0004] -方面，本發(fā)明提供了一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法，應(yīng)用于輸油 管道的光纖預(yù)警系統(tǒng)中，包括：
[0005] 讀取用于記錄樣本信號(hào)的源文件，其中，所述源文件為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，所述樣本信號(hào) 為所述光纖預(yù)警系統(tǒng)采集到的管道沿線實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)，所述樣本信號(hào)中包含噪聲和目標(biāo) 信號(hào)；
[0006] 將二進(jìn)制的所述源文件變換成數(shù)組波形文件；
[0007] 將所述數(shù)組波形文件通過(guò)小波分析降噪子程序中，并通過(guò)所述小波分析降噪子程 序?qū)λ鰯?shù)組波形文件中的所述樣本信號(hào)進(jìn)行降噪處理，以去除所述噪聲并獲得所述目標(biāo) 信號(hào)，其中，所述小波分析降噪子程序具有預(yù)設(shè)小波分解層數(shù)和預(yù)設(shè)小波基；
[0008] 輸出所述目標(biāo)信號(hào)。
[0009] 優(yōu)選地，所述讀取用于記錄樣本信號(hào)的源文件，包括：
[0010] 采用波形文件的處理方式，讀取所述源文件。
[0011] 優(yōu)選地，所述通過(guò)所述小波分析降噪子程序?qū)λ鰯?shù)組波形文件進(jìn)行降噪處理， 包括：
[0012] 在LabVIEW的環(huán)境下，通過(guò)所述小波分析降噪子程序?qū)λ鰳颖拘盘?hào)進(jìn)行小波分 析的信號(hào)降噪處理。
[0013] 優(yōu)選地，所述輸出所述目標(biāo)信號(hào)，包括以下方式中的一種或多種：
[0014] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)時(shí)域的第一示波器進(jìn)行顯示；
[0015] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)快速傅里葉變換子程序，使得所述目標(biāo)信號(hào)從時(shí)域信號(hào)變成 頻域信號(hào)，再將所述目標(biāo)信號(hào)以頻譜圖的形式通過(guò)頻域的第二示波器進(jìn)行顯示；
[0016] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)聲音輸出子程序轉(zhuǎn)換成為聲音信號(hào)，并通過(guò)音頻輸出設(shè)備輸 出所述聲音信號(hào)。
[0017] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)小波分解層數(shù)為6,所述預(yù)設(shè)小波基為bior4_4。
[0018] 另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪裝置，應(yīng)用于 輸油管道的光纖預(yù)警系統(tǒng)中，包括：
[0019] 讀取模塊，用于讀取用于記錄樣本信號(hào)的源文件，其中，所述源文件為二進(jìn)制數(shù) 據(jù)，所述樣本信號(hào)為所述光纖預(yù)警系統(tǒng)采集到的管道沿線實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)，所述樣本信號(hào) 中包含噪聲和目標(biāo)信號(hào)；
[0020] 變換模塊，用于將二進(jìn)制的所述源文件變換成數(shù)組波形文件；
[0021] 小波分析降噪模塊，用于接收所述數(shù)組波形文件，并通過(guò)小波分析降噪子程序?qū)?所述數(shù)組波形文件中的所述樣本信號(hào)進(jìn)行降噪處理，以去除所述噪聲并獲得所述目標(biāo)信 號(hào)，其中，所述小波分析降噪子程序具有預(yù)設(shè)小波分解層數(shù)和預(yù)設(shè)小波基；
[0022] 輸出模塊，用于輸出所述目標(biāo)信號(hào)。
[0023] 優(yōu)選地，所述讀取模塊，還用于：
[0024] 采用波形文件的處理方式，讀取所述源文件。
[0025] 優(yōu)選地，所述小波分析降噪模塊，還用于：
[0026] 在LabVIEW的環(huán)境下，通過(guò)所述小波分析降噪子程序?qū)λ鰳颖拘盘?hào)進(jìn)行小波分 析的信號(hào)降噪處理。
[0027] 優(yōu)選地，所述輸出模塊，還用于：
[0028] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)時(shí)域的第一示波器進(jìn)行顯示；或
[0029] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)快速傅里葉變換子程序，使得所述目標(biāo)信號(hào)從時(shí)域信號(hào)變成 頻域信號(hào)，再將所述目標(biāo)信號(hào)以頻譜圖的形式通過(guò)頻域的第二示波器進(jìn)行顯示；或
[0030] 將所述目標(biāo)信號(hào)通過(guò)聲音輸出子程序轉(zhuǎn)換成為聲音信號(hào)，并通過(guò)音頻輸出設(shè)備輸 出所述聲音信號(hào)。
[0031] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)小波分解層數(shù)為6,所述預(yù)設(shè)小波基為bior4_4。
[0032] 本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 1、時(shí)頻局部化特性：小波變換在時(shí)間軸上能準(zhǔn)確定位信號(hào)的突變點(diǎn)。
[0034] 2、多分辨率特性：由于具有多分辨率的方法，能對(duì)信號(hào)的非平穩(wěn)特征進(jìn)行非常好 地刻畫(huà)，如尖峰、邊緣、斷點(diǎn)等，便于信號(hào)特征提取。
[0035] 3、解相關(guān)特性：小波變換可以對(duì)信號(hào)解相關(guān)，讓噪聲能量分布于大部分小波系數(shù) 上，而信號(hào)的能量只集中于少數(shù)幾個(gè)小波系數(shù)上。
[0036] 4、小波基的選擇多樣性：由于小波變換能靈活選擇變換基，所以針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng) 合可選用不同的小波函數(shù)，從而得到最佳的處理效果。
[0037] 5、采用UWT可以使得在進(jìn)行小波采樣的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)椴蓸佣鴮?dǎo)致的能量 的損耗；使用混合的平滑閾值可以使得信號(hào)在處理的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，并且程序 可以根據(jù)信號(hào)的趨勢(shì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定預(yù)估計(jì)和補(bǔ)償。保證了在最大的程度上進(jìn)行了信號(hào)的 提取和還原，并在最大程度上降低了噪聲對(duì)振動(dòng)事件分析的影響。
[0038] 6、與傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理方式進(jìn)行比較，并且通過(guò)對(duì)管道沿線實(shí)際振動(dòng)信號(hào)的分 析可以得出，使用小波分析的方法可以有效地提取振動(dòng)信號(hào)的主體特征，并且可以大大地 降低噪聲信號(hào)對(duì)于信號(hào)處理的干擾。而且采用分解層數(shù)為6,小波基為bior4_4的小波分析 方法，可以使得信號(hào)處理系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)性。在對(duì)小波參數(shù)設(shè)置的時(shí)候，可以人為控 制門限函數(shù)的設(shè)定，從而使小波分析處理信號(hào)的方式具有一定的自適應(yīng)性。
[0039] 7、在LabVIEW的環(huán)境下進(jìn)行小波分析的信號(hào)處理，相比較于之前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 Matlab處理方法，有著更加方便的可編程性，并且因?yàn)長(zhǎng)abVIEW的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，所以使得 系統(tǒng)可以進(jìn)行更好的嫁接。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。
[0041] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法的流程圖；
[0042] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例中一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本發(fā)明的目的是提供一種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法及裝置，以保證 了光纖預(yù)警系統(tǒng)提供的報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和有效性。
[0044] 本申請(qǐng)實(shí)施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：
[0045] -種基于小波分析的光纖預(yù)警系統(tǒng)降噪方法，應(yīng)用于輸油管道的光纖預(yù)警系統(tǒng) 中，包括：讀取用于記錄樣本信號(hào)的源文件，其中，源文件為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，樣本信號(hào)為光纖預(yù) 警系統(tǒng)采集到的管道沿線實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)，樣本信號(hào)中包含噪聲和目標(biāo)信號(hào)；將二進(jìn)制的 源文件變換成數(shù)組波形文件；將數(shù)組波形文件通過(guò)小波分析降噪子程序中，并通過(guò)小波分 析降噪子程序?qū)?shù)組波形文件中的樣本信號(hào)進(jìn)行降噪處理，以去除噪聲并獲得目標(biāo)信號(hào)， 其中，小波分析降噪子程序具有預(yù)設(shè)小波分解層數(shù)和預(yù)設(shè)小波基；輸