音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要解決的核心難點是既需要靈敏的檢測到由于微小泄漏引起的微弱音波信號，同時也需要區(qū)分泄漏引起的音波和管道日常運行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號引起的誤報警。因此，管道泄漏監(jiān)測問題可以歸結(jié)為模式識別問題：如何有效的建立泄漏音波信號及各種干擾信號的模型？如何從實時識別出泄漏音波？

為了提高系統(tǒng)靈敏度，降低由于干擾噪聲引起的誤報，音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的傳感器技術(shù)及前端處理技術(shù)以獲取高質(zhì)量的音波信號、領(lǐng)先的信號處理技術(shù)抑制背景噪聲和操作干擾、先進的人工智能技術(shù)和模式識別技術(shù)以準確的識別微小泄漏音波同時拒絕各種干擾音波信號。

傳感器及前端處理模塊：
主要作用是實時將管道中的音波信號轉(zhuǎn)換為電訊號，并傳輸?shù)揭舨ü艿佬孤┍O(jiān)測系統(tǒng)信號采集處理終端。在微小泄漏孔徑的情況下，音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)信號采集處理終端采用定制的傳感器，有效的解決了微弱信號的捕捉、放大和噪聲抑制問題。

音波信號處理：
管道背景噪聲影響泄漏音波信號質(zhì)量。在嚴重的情況下，管道泄漏音波信號將完全被噪聲淹沒。音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的背景噪聲功率譜估計算法，有效地估計管道運行過程中的平穩(wěn)和非平穩(wěn)背景噪聲，然后利用維納濾波器抑制背景噪聲。

管道分輸?shù)炔僮鞲蓴_噪聲特點接近泄漏音波信號，音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用主傳感器獲取主信號，同時采用多個傳感器采集參考干擾信號，利用自適應(yīng)濾波器濾除干擾噪聲。

基于HMM模型的實時識別器及快速自適應(yīng)訓(xùn)練：
音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)選擇不同頻帶的低頻音波能量作為特征向量。波形特征向量經(jīng)過能量壓縮、信息壓縮之后，作為實時識別器的輸入。

音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用了基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器實時處理并甄別管道的運行狀態(tài)。采用HMM模型來描述泄漏音波及各種干擾信號模型，解決了HMM模型建立、模型訓(xùn)練、實時識別以及在嵌入式系統(tǒng)上的識別器優(yōu)化等一系列問題，從而有效地識別出泄漏音波信號及干擾信號。

實際管道的運行狀況千差萬別，壓力、溫度、流體特性以及背景噪聲都各不相同，準確快速地適應(yīng)調(diào)整識別模型將進一步提高識別系統(tǒng)的性能。音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的快速適應(yīng)性訓(xùn)練技術(shù)對原始模型進行訓(xùn)練。經(jīng)過現(xiàn)場快速適應(yīng)訓(xùn)練之后，實時識別器的HMM模型能夠更好的適應(yīng)管道的現(xiàn)場運行狀況，從而進一步提高識別精度。

開放式、模塊化軟硬件架構(gòu)：
與一些采用專用軟硬件管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)相比，音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用貝加萊開放式的軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)。同時，軟硬件系統(tǒng)都采用模塊化的結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)維護和升級，也有利于音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)性能的進一步提升。

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