小波分析在管道泄漏信号识别中应用.pdf

年 第 卷 石油大学学报（自然科学版） !% !+ ;=,!+ ,! 第 期 ， ! ?6@A5=BCD8EAFG8@3FC B08C@=862 IDFA5 1 @,!% H : 文章编号： （ ） #)*+!%!#+*#% 小波分析在管道泄漏信号识别中的应用 ! 夏海波 ，张来斌 ，王朝晖 ，刘玉辉 （ 石油大学机电工程学院，北京 ； 辽河油田资产处，辽宁盘锦 ） , !!-’ !, !-’ 摘要：利用多尺度小波变换，把管道泄漏产生的负压波信号作为瞬态信号，来识别管道的局部泄漏特征。以光 滑函数的一阶导数作为小波母函数，研究了管道泄漏特征信号拐点区间的敏感性，突出小波变换系数的局部极值 性。分析表明，检测信号的小波变换系数极值的奇异性准确地反映了管道检测信号的泄漏特征，并且从局部描述了 管道泄漏信号的瞬态正则性。对各级尺度系数进行了 形曲线拟合，此曲线能够完整地描述管道泄漏瞬变特征，其 . 拐点区间描述了管道发生泄漏时的瞬变过程。 关键词：管道；泄漏；检测信号；小波分析；奇异性；拟合曲线 中图分类号： 文献标识码： /0!+- 1 ［ ］ 性是小波变换的重要性质!!- ，具体表现为小波变 引 言 换系数出现极值。因此，管道压力波检测信号小波 当管道发生泄漏时，泄漏处立即有流体物质损 变换 （ ）可以表示成信号 （ ）在尺度 下被 $ ! ! % % 失而引起局部流体密度减小，并产生瞬变压力降和 （）平滑后的一阶导数。如图 所示。 # 速度差。这个瞬变压力降作为波动源通过管道和流 体介质向管道泄漏点的上下游以声速传播。其传播 速度随管道输送介质的物理性质不同而变化，在天 然气中大约为 ／，在液体油中大约为 ／ %2 3 !2 。设置在泄漏点两侧或泵站内的传感器用来采集 3 压力波信号，根据压力波的物理特征和时间差利用 ［］ 信号处理方法可以确定泄漏程度和泄漏位置 。 经典的傅立叶信号分析方法是从频率的概念出发， 分析信号能量在各个频率成分中的分布情况。但 是，由于窗口傅立叶变换中的窗口形状是固定不变 的，不能反映非平稳信号和一些突变信号的局部特 征。笔者利用小波分析方法对管道泄漏的具体特征 图 信号的小波变换与信号 （）对比