基于CNN的水管道小泄漏声信号识别

李 哲，封 皓，刘 欣，贺永方，刘兰慧

（1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072；

2.承德石油高等专科学校，河北承德067000；3.天津精仪精测科技有限公司，天津300384 4.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074）

管道是城市水资源运输最主要的方式。然而，腐蚀、施工、地质变动等原因会引起管道泄漏，这将造成水资源的巨大浪费。因此，及时发现管道泄漏具有十分重要的意义。近几十年来出现了多种管道泄漏检测方法。例如质量平衡法[1]、负压波法[2]、示踪气体法[3]、光纤检测法[4]、声学检测法[5]等。其中，声学检测法由于具有较高的灵敏度，在管道泄漏检测系统中被广泛应用[5]。

声学检测法主要检测管道泄漏引起的声或振动信号。当管道泄漏时，内部和外部的压力差会产生湍流，进而引起泄漏点附近水的振动，从而产生声信号。泄漏声信号为宽频带信号，其频率成分包括低频成分（由于泄漏处的非定常分离流引起）和高频成分（由于气蚀引起）[6–8]。

在声学检测法中，管道内检测法因其检测精度高而被广泛研究和使用。它通过在管道中放入搭载传感器的内检测设备来采集信号；该设备在管道内移动的同时采集声信号，以此判断泄漏位置和大小。国内天津大学开发了一种系缆式管道内检测系统。该检测系统搭载声学传感器进行泄漏检测，其更加接近泄漏点，该方法具有检测与定位精度高，误报率小的优点。

为了提高泄漏识别率，需要开发有效的管道泄漏声信号识别方法。……