深埋管道气体泄漏信号降噪处理

安徽理工大学电气与信息工程学院 林 龙

深埋管道气体泄漏信号微弱且易受噪声干扰，导致泄漏难以检测以及对泄漏点无法准确定位。现搭建实验系统模拟埋土管道气体泄漏事故，通过在埋土土表摆放传感器的方法采集泄漏信号，观察并分析深埋管道气体泄漏信号的时频域特征。针对泄漏信号易被噪声干扰的问题，本文采用在泄漏信号上添加高斯白噪声的方法，来模拟实况环境下的采集信号，再使用EMD算法对信号做降噪处理。算法降噪结果表明，EMD算法可有效去除信号中的噪声，提高信号的信噪比。

管道运输由于具有运输量大，运输成本低等优点，从而成为天然气最主要的运输手段之一。经过多年的使用，部分管道在磨损、老化、腐蚀等多重作用下开始频繁发生泄漏事故。据统计，2020年全年共计发生燃气安全事故539起，共造成88人死亡，496人受伤，因此如何有效防范该类事故成为一个重要研究方向。

传统泄漏检测方法有很多种，如光线检测法、机器人检测法以及负压波法等，但对于埋藏于地下的管道泄漏仍缺乏有效检测手段。近年来利用泄漏产生的声波/振动信号对泄漏点的检测与定位技术得到广泛运用，该类方法通过传感器采集泄漏信号并对其分析计算得出准确地泄漏信息，有效避免了土壤隔绝作用带来的检测难题。

深埋燃气管道泄漏产生的振动信号在土壤介质中传播时，会发生严重的衰减作用，导致泄漏信号极易淹没在周围环境噪声中，因此对采集信号分析时需对其降噪处理。……