202110276874X 一种天然气管道泄漏检测方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN113124328A
(43)申请公布日2021.07.16
(21)申请号202110276874.X
(22)申请日2021.03.15
(71)申请人湖南匡楚科技有限公司
地址410205湖南省长沙市高新区谷苑路
186号湖南大学科技园创业大厦401
申请人上海联风能源科技有限公司
(72)发明人张正雄葛亮郝文炳朱东赟
贺明星
(74)专利代理机构长沙大珂知识产权代理事务
所(普通合伙)43236
代理人伍志祥
(51)Int.Cl.
F17D5/06(2006.01)

权利要求书5页说明书13页附图2页
(54)发明名称
一种天然气管道泄漏检测方法及系统
(57)摘要
本发明涉及一种管道检测的技术领域，揭露
了一种天然气管道泄漏检测方法，包括：将次声
传感器部署到天然气管道，利用次声传感器采集
天然气管道中的次声波；利用次声波降噪算法进
行次声波信号的降噪处理；利用傅里叶变换提取
每一个传感器采集的次声波波形特征数据；将次
声波波形特征数据作为训练集用于训练支持向
量机；利用训练好的支持向量机对待监测的管道
上的传感器进行泄露判断，得到输出集合上的基
本概率分配函数；基于DS证据理论对每一个传感
器的基本概率分配函数进行综合处理，P(泄露)>
P(未泄露)则说明当前管道发生泄露，否则当前
管道没有发生泄露。本发明还提供了一种天然气
管道泄漏检测系统。本发明实现了天然气管道的
泄露检测。
CN113124328A
CN113124328A权利要求书1/5页

1.一种天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述方法包括：
将次声传感器部署到天然气管道，利用次声传感器采集天然气管道中的次声波；
利用次声波降噪算法进行次声波信号的降噪处理，得到降噪后的次声波信号；
根据降噪后的次声波信号，利用傅里叶变换提取每一个传感器采集的次声波波形特征
数据；
将次声波波形特征数据作为训练集用于训练支持向量机，得到支持向量机模型的参
数，其中支持向量机模型的输入为波形特征组成的向量，输出为{泄露/未泄露}集合上的概
率；利用训练好的支持向量机对待监测的管道上的传感器进行泄露判断，得到输出集合上
的基本概率分配函数；
基于DS证据理论对每一个传感器的基本概率分配函数进行综合处理，形成集合{泄露/
未泄露}上的概率矩阵，若P(泄露)>P(未泄露)则说明当前管道发生泄露，否则当前管道没
有发生泄露。
2.如权利要求1所述的一种天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述利用次声传感
器采集天然气管道中的次声波，包括：
将m个次声传感器均匀部署在天然气管道中，每个次声传感器之间的距离为N/m，其中N
为天然气管道的长度；
设置次声传感器通频带的范围，将通频带范围设置为0.5‑1M；
将每4个传感器探头进行并行排列，得到多路传感器探头；并将次声传感器正面紧贴天
然气管道管壁，多路传感器探头对天然气管道进行循环采样，采集到天然气管道的次声波
信号；

其中第i个传感器所采集到的次声波信号为xi(t)，它是由J个未知信号源sj(t)卷积混
合而成的带噪声次声波信号，所述卷积混合公式为：

其中：
a(t)为冲激响应；

sj(t)表示第j个未知信号源；
J为未知信号源的个数；

bi(t)为噪声信号；

xi(t)为第i个传感器所采集到的次声波信号；
t表示传感器离散采集时间。
3.如权利要求2所述的一种天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述利用次声波降
噪算法进行次声波信号的降噪处理，包括：
1)计算原始次声波信号序列x(t)中所有的局部极值点；取n个极大值的平均幅值作为
需要添加的信号点的幅值，取n个极小值的平均幅值作为需要添加的信号点的幅值，在靠近
原始次声波信号序列x(t)端点的位置添加对应幅值的次声波信号；
2)根据更新后次声波信号序列x′(t)中所有的极大、极小值，分别采用三次样条对极值

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CN113124328A权利要求书2/5页

点进行插值，得到原始次声波信号的上下包络线Eup(t)和Edown(t)；
3)计算更新后次声波信号序列的局部均值函数u(t)和包络估计函数a(t)：

4)计算更新后次声波信号序列的解调信号s(t)：

5)将解调信号s(t)同包络估计函数a(t)进行乘积运算，得到降噪后的次声波信号序列
分量P(t)：
P(t)＝s(t)×a(t)
6)将降噪后的次声波信号序列分量P(t)与残差进行相加，得到降噪后的次声波信号x″
(t)：

x″(t)＝P(t)+βk(t)

其中：

βk(t)为残差。
4.如权利要求3所述的一种天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述利用傅里叶变
换提取每一个传感器采集的次声波波形特