VMD和ELM算法在天然气管道泄漏检测中的应用研究

发布时间：2021-05-11 08:25

　　天然气管道泄漏产生的次声波信号是非平稳信号,在实际的天然气管道泄漏检测过程中存在着一些复杂的问题。例如泄漏特征信息提取困难,常造成错报、误报、漏报等。针对以上问题,本文将变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）算法应用于管道泄漏检测中,完成管道泄漏信号的分解去噪、特征提取以及分类识别。首先,研究变分模态分解的理论知识,将其应用在噪声鲁棒性、低频信号分离、实际采集的天然气管道泄露信号的处理等方面。通过与经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）、集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition）对管道信号的分解去噪仿真实验的结果进行对比分析,证明VMD算法在天然气管道泄漏检测中可行性和分解去噪有效性。其次,引入用于度量信号复杂程度的熵理论。本章重点的介绍了样本熵理论,并且在样本熵理论的基础上提出了基于VMD和样本熵的特征提取方法。首先使用VMD分解管道信号时,为了防止过分解或者欠分解问题,研究了通过中心频率对预设尺度K进行确定,使得信号得到最佳分解。接着用VMD算... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 管道泄漏检测技术的研究现状
        1.2.2 自适应时频分析方法的研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第二章 VMD算法理论研究及管道泄漏信号的分析
    2.1 VMD算法理论
        2.1.1 希尔伯特变换(Hilbert Transform)
        2.1.2 维纳滤波
        2.1.3 瞬时频率和本征模态函数(IMF)
    2.2 VMD算法原理
    2.3 VMD算法的仿真分析
        2.3.1 噪声稳定性
        2.3.2 管道泄漏信号的分析
    2.4 本章小结
第三章 基于VMD和样本熵的特征提取方法研究
    3.1 熵理论
        3.1.1 信息熵
        3.1.2 近似熵
        3.1.3 样本熵
    3.2 样本熵的参数选取
    3.3 相关系数准则
    3.4 基于样本熵的特征提取
    3.5 实验仿真分析
        3.5.1 K值的确定
        3.5.2 样本熵值的特征提取
    3.6 本章小结
第四章 基于ELM的天然气管道信号工况识别
    4.1 实验管道信号数据来源
    4.2 基于样本熵的特征量化
    4.3 ELM算法
        4.3.1 ELM算法的概述
        4.3.2 ELM算法原理
    4.4 基于ELM的管道工况信号的分类
    4.5 仿真实验分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
作者简介、发表文章及研究成果目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]APEEMD及其在转子碰摩故障诊断中的应用[J]. 郑近德,潘海洋,张俊,程军圣.  振动.测试与诊断. 2016(02)
[2]管道泄漏检测与定位技术研究进展与展望[J]. 金浩,陈健,黄肖静,张英香,王吉武,姚江,潘长城.  价值工程. 2016(08)
[3]基于极限学习机的变压器故障诊断方法研究[J]. 苑津莎,张利伟,王瑜,尚海昆.  电测与仪表. 2013(12)
[4]混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏检测及定位方法研究[J]. 章仁杰,杨其华,王强,胡正松.  中国计量学院学报. 2013(02)
[5]基于多目标函数的粒子群算法优化小波阈值的去噪方法研究[J]. 姚建红,林娜,付强.  化工自动化及仪表. 2013(02)
[6]天然气长输管道泄漏检测技术进展[J]. 方亮,苏旭,赵晓龙.  化工装备技术. 2012(03)
[7]基于样本熵快速算法的心音信号动力学分析[J]. 王新沛,杨静,李远洋,刘常春,李丽萍.  振动与冲击. 2010(11)
[8]基于极限学习机的生化过程软测量建模[J]. 常玉清,李玉朝,王福利,吕哲.  系统仿真学报. 2007(23)
[9]小波变换域地震资料瞬时频率分析方法[J]. 高静怀,吴茜,陈文超,周艳辉,张向君.  石油物探. 2007(06)
[10]一种新的脑电特征提取方法研究[J]. 胡瑞芬,李光,张锦.  仪器仪表学报. 2006(S3)

博士论文
[1]局部特征尺度分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 郑近德.湖南大学 2014
[2]地震勘探噪声压制方法研究与应用[D]. 聂鹏飞.吉林大学 2012
[3]故障诊断中信息熵特征提取及融合方法研究[D]. 谢平.燕山大学 2006
[4]基于Hilbert-Huang变换的旋转机械故障诊断方法研究[D]. 程军圣.湖南大学 2005

硕士论文
[1]基于互补自适应噪声的集合经验模式分解算法研究[D]. 黄威威.广东工业大学 2015
[2]基于信息熵特征提取的电路故障诊断技术研究[D]. 苏敏.西安电子科技大学 2012
[3]基于红外成像技术的埋地管道泄漏定位实验研究[D]. 王久龙.大庆石油学院 2008



本文编号：3181085