资源描述：
《小波Semisoft阈值函数在输油管道泄漏信号处理中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7卷第21期2007年11月科学技术与工程Vol.7No.21Nov.2007167121819(2007)2125658204ScienceTechnologyandEngineeringZ2007Sci.Tech.Engng.小波Semisoft阈值函数在输油管道泄漏信号处理中的应用吴荔清娄胜南(中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,东营257061)摘要输油管道中存在的噪声影响了有用泄漏信号的提取,为了提高泄漏检测系统的灵敏度,降低系统的误报警率,利用小波半软(semisoft)阈值函数对实测的泄漏信号进行去噪处理,并与其他几个常用
2、阈值函数的去噪结果进行比较,结果表明,半软阈值函数法可有效地去除管道信号中的噪声。关键词小波半软阈值法泄漏检测去噪方法中图法分类号TN911.72;文献标识码A输油管道泄漏自动监测技术一直都是国内外测数据的处理和比较,获得了良好的去噪效果,该研究的热点问题之一,特别是随着计算机技术的发方法能有效地降低泄漏监测系统的误报警率。展以及SCADA系统在管道上的应用,泄漏检测和定位技术发展为以软件为主、软件与硬件相结合的1小波消噪原理方法,在线实时检测、采集输油管道上的压力、流量等信号进行分析,并进行泄漏检测和定位。但是输被噪声污染的观测信号可以表示
3、为:油管道的压力信号中参杂有大量的噪声,主要来自x(i)=f(i)+σe(i);i=1,2,⋯,N(1)于工矿干扰、仪器仪表的测量噪声和输送过程中的(1)式其中x(i)为含噪测量信号,f(i)为期望随机噪声等,这些噪声对管道的泄漏检测与定位造的真实信号,e(i)为独立同分布的高斯白噪声,σ为成极大的干扰,常常引起误报警、定位精度差等不噪声水平,信号长度为N。为了从含噪信号x(i)中良结果。因此,对于采集的压力和流量信号进行有还原出真实信号f(i),可以利用信号和噪声在小波效地去噪处理,提取有用的泄漏信息,是提高泄漏变换下的不同的特性,通过对小
4、波分解系数进行处检测系统的可靠性、降低误报警的重要环节。传统理来达到信号和噪声分离的目的。在实际工程应的以傅里叶变换为基础的信号处理技术对于这种用中,有用信号通常表现为低频信号,或是一些比管道信号处理效果较差。小波变换是近十年来发较平稳的信号;而噪声信号则通常表现为高频信展起来的一种新的信号处理工具,其特有的多分辨号。因此,可以先对含噪信号进行小波分解(如图1分析技术使得小波分析在时域和频域中都具有良[1]所示),对于信号X,可以将它分解为高频部分D1和好的分析能力,可以有效地提取泄漏产生的特征低频部分A1,然后将低频部分A1进一步分解为高信
5、号,滤除噪声,提高信噪比。小波去噪的一个重频部分D2和低频部分A2,依次类推。这样就可以要方法就是采用阈值方法,本文主要介绍了半软阈得到任意尺度(和分辨率)上的逼近部分(低频系值法在管道泄漏信号去噪处理中的应用,通过对实数)和细节部分(高频小波系数)。噪声一般为快变2007年7月23日收到信号,即包含在小波系数D1,D2,D3中,信号在小波第一作者简介:吴荔清(1976—),男,汉族,福建莆田人,讲师,硕域内其能量主要集中在有限的几个系数中,而噪声士,研究方向:信号与信息处理。E_mail:wuliqing@upc.edu.cn。的能量却分布
6、于整个小波域内,因此经小波分解21期吴荔清,等:小波Semisoft阈值函数在输油管道泄漏信号处理中的应用5659后,信号的小波变换系数要大于噪声的小波变换系系数变为0。数,于是可以找到一个合适的数λ作为阈值,当小wj,k,wj,k≥λ珘wj,k=(2)波系数小于该阈值时,认为这时的小波系数主要是0,w<λj,k由噪声引起的;当小波系数大于该阈值时,认为这(2)软阈值函数时的小波系数主要是由信号引起的,从而可以实现[2]sgn(wj,k)(wj,k-λ),wj,k≥λ信噪分离。珘wj,k=(3)0,w<λj,k含噪信号的小波系数大于阈值的点收
7、缩为该点值与阈值的差值,小于阈值相反数的点收缩为该点值与阈值的和,幅值小于等于阈值的点变为0。(3)类似地,Garrote阈值函数定义为2λwj,k-,wj,k≥λ珘wj,k=wj,k(4)0,w<λj,k图1 小波多分辨分析 在硬阈值处理过程中,珘wj,k在λ点是不连续的,会给重构信号带来一些振荡,且使重构信号产生较基于小波阈值去噪的过程分为下面三个步骤:大的均方差,得到的估计小波系数值连续性较差,(1)对信号进行小波分解,得到小波系数;可能引起重构信号的振荡;尤其是当信号存在快速(2)估计噪声,选取阈值,对小波系数进行阈值变化的不连续点
8、时,会出现伪吉布斯现象;而软阈操作,得到新的小波系数;值方法处理之后,利用软阈值消噪的信号比较光(3)由新的小波系数重构得到去噪的信号。滑,但有着较大的信号失真,估
