基于双树复小波及递归图的管道泄漏定位方法
王惠新,王玉田,黄满义,王晓婧,张淑清,陈颖,王世豪
燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
Pipe Leak Detection and Location Method Based on Dual Tree Complex Wavelet Transform and Recurrence Plot
WANG Hui-xin,WANG Yu-tian, HUANG Man-yi,WANG Xiao-jing, ZHANG Shu-qing,CHEN Ying,WANG Shi-hao
Meas Tech & Instrumentation Key Lab of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao, Hebei 066004, China
摘要 提出双树复小波变换(DT CWT)及递归图(RP)平均灰度的输油管道泄漏检测定位方法。DT CWT能够克服传统离散小波变换的缺点,完整提取信号特征。RP平均法能够对泄漏前、中、后期对角线附近的相邻区域给出明显分界线,与传统小波模极大方法比较,能更加准确地定位泄漏点。对监测点采集到的压力信号进行双树复小波变换提取特征信号;然后,对特征信号进行递归图分析,变化区域明显的分界点即为发生泄漏的特征时刻;最后根据负压波定位原理确定泄漏点具体位置。仿真实验验证了该方法的有效性和优越性。
关键词 :
计量学 ,
管道泄漏检测定位 ,
负压波 ,
双树复小波变换 ,
递归图
Abstract :A method of pipeline leak detection and location which is combined dual-tree complex wavelet transform (DT CWT) and recurrence plot (RP) average gray was introduced. DT CWT could overcome the shortcomings of traditional discrete wavelet transform and extract the signal feature completely. The RP average gray method could give the clear boundary of adjacent areas near the diagonal for prophase, interim and later stage of leak and locate leaks more accurately comparing with traditional wavelet modulus maxima method.The pressure signals of monitoring points were transformed by the dual-tree complex wavelet to extract characteristics of the signal. Then, according to analyzing characteristics of the signal by RP, the demarcation point that changed significantly of the area was determined as the leakage characteristic time. Finally, the leakage location was determined based on the principle of negative pressure wave. Simulation results showed the effectiveness and the superiority of this method.
Key words :
metrology
pipeline leak detection and location
negative pressure
dual-tree complex wavelet transform
recurrence plot
收稿日期: 2014-07-15
发布日期: 2015-10-20
基金资助: 国家自然科学基金 (61077071); 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2014100)
作者简介 : 王惠新(1970-), 男,黑龙江鸡西市人,燕山大学电气工程学院博士研究生. 主要研究方向为弱信号检测,故障诊断等。13522885755@163.com
引用本文:
王惠新,王玉田,黄满义,王晓婧,张淑清,陈颖,王世豪. 基于双树复小波及递归图的管道泄漏定位方法[J]. 计量学报, 2015, 36(6): 617-621.
WANG Hui-xin,WANG Yu-tian, HUANG Man-yi,WANG Xiao-jing, ZHANG Shu-qing,CHEN Ying,WANG Shi-hao. Pipe Leak Detection and Location Method Based on Dual Tree Complex Wavelet Transform and Recurrence Plot. Acta Metrologica Sinica, 2015, 36(6): 617-621.
链接本文:
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.06.15 或 http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2015/V36/I6/617
[1]郑志受, 林伟国. 基于压电传感器的管道泄漏信号可靠性识别技术研究[J]. 计量学报, 2006, 17(4): 343-346.
[2]王俊武. 输油管道泄漏检测系统研究与开发[J]. 自动化仪表, 2006, 27(Z): 132-134.
[3]Kingsbury N G. The dual-tree complex wavelet transform: A new efficient tool for image restoration and enhancement [C]//Proc European Signal Processing Conf,Rhodes, 1988,319-322.
[4]Selesnick I W, Baraniuk R G, Kingsbury N G. The Dual-tree Complex Wavelet Transform[J]. IEEE Signal Processing Magazine, 2005, 22(6): 123-151.
[5]胥永刚,孟志鹏,赵国亮.基于双树复小波变换的轴承复合故障诊断研究[J]. 仪器仪表学报, 2014, 35(2): 447-452.
[6]董芳, 金宁德, 宗艳波, 等. 两相流型动力学特征多尺度递归定理分析 [J]. 物理学报, 2010, 59(3): 1576-1582.
[7]刘金海, 张化光, 冯健. 输油管道压力时间序列混沌特性研究[J]. 物理学报, 2008, 57(11): 6868-6877.
[8]张淑清, 贾健, 高敏, 等. 混沌时间序列重构相空间参数选取研究 [J]. 物理学报, 2010, 59(3): 1576-1582.
[9]张淑清,赵玉春,贾健,等. Research on the chaos recognition method based on differential entropy [J]. Chinese Physics B, 2010, 6: 173-180.
[10]Beirlant J,Dudewicz E J, Gyorfi L. Nonparametric entropy estimation: An Overview [J]. International journal of mathematic statistics science, 1997, (6): 17-39.
[11]Schreiber T, Schmitz A. Surrogate time series [J]. Physical D, 2000, 142(3-4): 346-382.
[12]刘树勇, 朱石坚, 俞翔. 相空间重构优化研究[J]. 数据采集与处理, 2008, 23(1): 65-69.
[1]
许峰, 李智玮, 冯建. 恒流放电法测量超级电容器静电容量的影响因素分析与不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 489-493.
[2]
贾梦雯, 赵鹏, 王月兵. 高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 461-468.
[3]
费致根, 王开创, 周强, 巩晓赟. ICF靶丸表面形貌及球度误差检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 406-412.
[4]
庄双勇, 赵伟, 赵东芳, 黄松岭. 一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 475-483.
[5]
张永卓, 王晶, 傅博强, 黄翔, 董莲华, 牛春艳, 杨佳怡. 2019新型冠状病毒的核酸检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 393-398.
[6]
徐新平, 王锐, 袁静, 杨帆, 路立勋. 惯性导航设备升沉数据测试系统研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 500-504.
[7]
姜静子, 高思田, 黄鹭, 李琪, 连笑怡. 基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 399-405.
[8]
李凯, 郝小鹏, 宋健, 孙建平, 胡朝云, 刘洋, 扈又华, 杨延龙. 真空汞固定点黑体辐射源的设计与研制 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 413-418.
[9]
马若梦, 林鸿, 张亮, 冯晓娟, 方立德, 张金涛. 基于多次反射直接吸收精确测量二氧化碳浓度的研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 425-429.
[10]
李利峰, 李锐, 闫小克, 王宁, 何沛. 镓熔点温坪复现研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 419-424.
[11]
张永胜, 张毅治, 刘彦军. 差压式流量计测量脉动流量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 430-433.
[12]
贾正森, 王磊, 徐熙彤, 周天地, 潘仙林, 石照民, 张江涛. 基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 469-474.
[13]
方立德, 郎月新, 赵宁, 李小亭, 韦子辉. 基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 434-440.
[14]
谢胜龙, 张文欣, 鲁玉军, 张为民, 朱俊江, 林立, 任国营. 气动肌肉的最小二乘支持向量机迟滞模型 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 441-447.
[15]
江文松, 王中宇, 罗哉, 张力, 胡晓峰. 基于蒙特卡罗法的冲击力溯源系统不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 448-454.