一種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種基于小波分析的光纖預警系統降噪 方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 油氣管道遭受人為破壞的方式層出不窮，光纖傳感技術逐漸被應用于這個領域， 如澳大利亞FFT公司采用激光長距離干涉儀監測技術，但是由于監測靈敏度、監測長度（20 公里左右）、定位精度和系統噪聲等方面不能滿足油氣管道安全預警的工程要求。針對土壤 震動信號的分析和處理，采用如統計模式是別的方法對其進行精確的模式對比，但因為油 氣管道的土壤振動信號存在多種特征交迭、背景噪音雜亂、不同信號特征相似度較大等特 點，造成虛警率過高，無法給管道維護人員提供更精確的報警事件類型信息。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法及裝置，以保證 光纖預警系統提供的報警信息的準確性和有效性。
[0004] -方面，本發明提供了一種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法，應用于輸油 管道的光纖預警系統中，包括：
[0005] 讀取用于記錄樣本信號的源文件，其中，所述源文件為二進制數據，所述樣本信號 為所述光纖預警系統采集到的管道沿線實際的振動信號，所述樣本信號中包含噪聲和目標 信號；
[0006] 將二進制的所述源文件變換成數組波形文件；
[0007] 將所述數組波形文件通過小波分析降噪子程序中，并通過所述小波分析降噪子程 序對所述數組波形文件中的所述樣本信號進行降噪處理，以去除所述噪聲并獲得所述目標 信號，其中，所述小波分析降噪子程序具有預設小波分解層數和預設小波基；
[0008] 輸出所述目標信號。
[0009] 優選地，所述讀取用于記錄樣本信號的源文件，包括：
[0010] 采用波形文件的處理方式，讀取所述源文件。
[0011] 優選地，所述通過所述小波分析降噪子程序對所述數組波形文件進行降噪處理， 包括：
[0012] 在LabVIEW的環境下，通過所述小波分析降噪子程序對所述樣本信號進行小波分 析的信號降噪處理。
[0013] 優選地，所述輸出所述目標信號，包括以下方式中的一種或多種：
[0014] 將所述目標信號通過時域的第一示波器進行顯示；
[0015] 將所述目標信號通過快速傅里葉變換子程序，使得所述目標信號從時域信號變成 頻域信號，再將所述目標信號以頻譜圖的形式通過頻域的第二示波器進行顯示；
[0016] 將所述目標信號通過聲音輸出子程序轉換成為聲音信號，并通過音頻輸出設備輸 出所述聲音信號。
[0017] 優選地，所述預設小波分解層數為6,所述預設小波基為bior4_4。
[0018] 另一方面，本發明還提供了一種基于小波分析的光纖預警系統降噪裝置，應用于 輸油管道的光纖預警系統中，包括：
[0019] 讀取模塊，用于讀取用于記錄樣本信號的源文件，其中，所述源文件為二進制數 據，所述樣本信號為所述光纖預警系統采集到的管道沿線實際的振動信號，所述樣本信號 中包含噪聲和目標信號；
[0020] 變換模塊，用于將二進制的所述源文件變換成數組波形文件；
[0021] 小波分析降噪模塊，用于接收所述數組波形文件，并通過小波分析降噪子程序對 所述數組波形文件中的所述樣本信號進行降噪處理，以去除所述噪聲并獲得所述目標信 號，其中，所述小波分析降噪子程序具有預設小波分解層數和預設小波基；
[0022] 輸出模塊，用于輸出所述目標信號。
[0023] 優選地，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] 優選地，所述小波分析降噪模塊，還用于：
[0026] 在LabVIEW的環境下，通過所述小波分析降噪子程序對所述樣本信號進行小波分 析的信號降噪處理。
[0027] 優選地，所述輸出模塊，還用于：
[0028] 將所述目標信號通過時域的第一示波器進行顯示；或
[0029] 將所述目標信號通過快速傅里葉變換子程序，使得所述目標信號從時域信號變成 頻域信號，再將所述目標信號以頻譜圖的形式通過頻域的第二示波器進行顯示；或
[0030] 將所述目標信號通過聲音輸出子程序轉換成為聲音信號，并通過音頻輸出設備輸 出所述聲音信號。
[0031] 優選地，所述預設小波分解層數為6,所述預設小波基為bior4_4。
[0032] 本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
[0033] 1、時頻局部化特性：小波變換在時間軸上能準確定位信號的突變點。
[0034] 2、多分辨率特性：由于具有多分辨率的方法，能對信號的非平穩特征進行非常好 地刻畫，如尖峰、邊緣、斷點等，便于信號特征提取。
[0035] 3、解相關特性：小波變換可以對信號解相關，讓噪聲能量分布于大部分小波系數 上，而信號的能量只集中于少數幾個小波系數上。
[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，所以針對不同應用場 合可選用不同的小波函數，從而得到最佳的處理效果。
[0037] 5、采用UWT可以使得在進行小波采樣的過程中不會出現因為采樣而導致的能量 的損耗；使用混合的平滑閾值可以使得信號在處理的時候不會出現失真的現象，并且程序 可以根據信號的趨勢對信號進行一定預估計和補償。保證了在最大的程度上進行了信號的 提取和還原，并在最大程度上降低了噪聲對振動事件分析的影響。
[0038] 6、與傳統的數字信號處理方式進行比較，并且通過對管道沿線實際振動信號的分 析可以得出，使用小波分析的方法可以有效地提取振動信號的主體特征，并且可以大大地 降低噪聲信號對于信號處理的干擾。而且采用分解層數為6,小波基為bior4_4的小波分析 方法，可以使得信號處理系統具有一定的自適應性。在對小波參數設置的時候，可以人為控 制門限函數的設定，從而使小波分析處理信號的方式具有一定的自適應性。
[0039] 7、在LabVIEW的環境下進行小波分析的信號處理，相比較于之前的神經網絡和 Matlab處理方法，有著更加方便的可編程性，并且因為LabVIEW的擴展能力很強，所以使得 系統可以進行更好的嫁接。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的 附圖。
[0041] 圖1為本申請實施例中一種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法的流程圖；
[0042] 圖2為本申請實施例中一種基于小波分析的光纖預警系統降噪裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 本發明的目的是提供一種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法及裝置，以保證 了光纖預警系統提供的報警信息的準確性和有效性。
[0044] 本申請實施例的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：
[0045] -種基于小波分析的光纖預警系統降噪方法，應用于輸油管道的光纖預警系統 中，包括：讀取用于記錄樣本信號的源文件，其中，源文件為二進制數據，樣本信號為光纖預 警系統采集到的管道沿線實際的振動信號，樣本信號中包含噪聲和目標信號；將二進制的 源文件變換成數組波形文件；將數組波形文件通過小波分析降噪子程序中，并通過小波分 析降噪子程序對數組波形文件中的樣本信號進行降噪處理，以去除噪聲并獲得目標信號， 其中，小波分析降噪子程序具有預設小波分解層數和預設小波基；輸