本發(fā)明涉及檢測定位，具體涉及一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、短距離鍍鋅管道具有良好的性價比，在民用建筑和船舶行業(yè)中廣泛使用，以輸送各類介質(zhì)，但由于其狹小空間特點，一旦發(fā)生泄漏，不僅會造成資源浪費和財產(chǎn)損失，還可能帶來一系列嚴(yán)重后果。例如，在民用建筑領(lǐng)域中，短距離鍍鋅管常作為家庭供水支管和小型商業(yè)建筑的管道連接段等，管道泄漏可能導(dǎo)致水資源的浪費和室內(nèi)外裝修的損壞，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，因鍍鋅管泄漏導(dǎo)致的年經(jīng)濟損失高達(dá)數(shù)億元人民幣。而在船舶行業(yè)中，短距離鍍鋅管用于壓載水系統(tǒng)、冷卻淡水系統(tǒng)和燃油輸送支管等重要裝置，其泄漏可能導(dǎo)致船舶穩(wěn)性失衡、燃油泄漏引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重安全事故，從而威脅船舶航行安全及船員的生命與財產(chǎn)安全。
2、為解決這些泄漏問題，研究人員提出了多種檢測技術(shù)，其中基于聲學(xué)原理的方法如聽漏桿、電子聽漏儀等，由于它們的操作便捷性而受到關(guān)注。然而，這些技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中容易受到背景噪音的干擾，導(dǎo)致檢測效果不佳。另外，船舶行業(yè)常用的超聲波檢測技術(shù)受船艙結(jié)構(gòu)的影響較大，存在較多檢測盲區(qū)；而光纖傳感技術(shù)雖然精確度高，但由于成本問題難以廣泛應(yīng)用于大量短距離管道的檢測中。因此，目前缺乏一種能在民用建筑和船舶行業(yè)中同時提供高精度、強抗干擾性，并且成本控制合理的短距離管道泄漏檢測定位方法，這也是本發(fā)明要解決的問題所在。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位方法及系統(tǒng)，不僅提升了泄漏定位的準(zhǔn)確性和可靠性，還能夠在多種復(fù)雜環(huán)境和條件下實現(xiàn)穩(wěn)定工作。
2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位方法，所述方法包括：
3、s1.于管道表面按預(yù)設(shè)間距布設(shè)與目標(biāo)場景匹配的傳感器組合方案，采集并預(yù)處理管道運行數(shù)據(jù)；
4、s2.將預(yù)處理后的管道運行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取與交叉分析，得到與泄露相關(guān)的信號時頻特征并計算時頻熵，基于時頻熵計算不同傳感器間的信息增益，通過動態(tài)權(quán)重優(yōu)化機制融合時頻熵和信息增益，構(gòu)建得到融合特征集；
5、s3.利用自適應(yīng)進(jìn)化算子和雙目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)優(yōu)化阿爾法進(jìn)化模型，得到基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型；
6、s4.將前述融合特征集輸入至基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型，輸出泄漏點初步定位結(jié)果；
7、s5.將不同傳感器組合方案進(jìn)行泄漏模擬實驗，對比不同傳感器組合方案下的實驗定位結(jié)果，確定最優(yōu)傳感器組合方案，將最優(yōu)傳感器組合方案的實驗定位結(jié)果輸入至基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型中；
8、s6.判斷最優(yōu)傳感器組合方案的實驗定位結(jié)果與模型預(yù)測的初步定位結(jié)果之間的誤差是否超過預(yù)設(shè)閾值，若是，則觸發(fā)誤差補償機制，根據(jù)每個傳感器的誤差貢獻(xiàn)度調(diào)整雙目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)的權(quán)重，輸出最終定位結(jié)果。
9、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位系統(tǒng)，包括：
10、數(shù)據(jù)采集模塊，用于在管道表面按預(yù)設(shè)間距布設(shè)與目標(biāo)場景匹配的傳感器組合方案，采集并預(yù)處理管道運行數(shù)據(jù)；
11、特征提取模塊，用于將預(yù)處理后的管道運行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取與交叉分析，得到與泄露相關(guān)的信號時頻特征并計算時頻熵，基于時頻熵計算不同傳感器間的信息增益，通過動態(tài)權(quán)重優(yōu)化機制融合時頻熵和信息增益，構(gòu)建得到融合特征集；
12、模型優(yōu)化模塊，用于利用自適應(yīng)進(jìn)化算子和雙目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)優(yōu)化阿爾法進(jìn)化模型，得到基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型；
13、初步定位模塊，用于將前述融合特征集輸入至基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型，輸出泄漏點初步定位結(jié)果；
14、模擬驗證模塊，用于將不同傳感器組合方案進(jìn)行泄漏模擬實驗，對比不同傳感器組合方案下的實驗定位結(jié)果，確定最優(yōu)傳感器組合方案，將最優(yōu)傳感器組合方案的實驗定位結(jié)果輸入至基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型中；
15、反饋修正模塊，用于判斷最優(yōu)傳感器組合方案的實驗定位結(jié)果與模型預(yù)測的初步定位結(jié)果之間的誤差是否超過預(yù)設(shè)閾值，若是，則觸發(fā)誤差補償機制，根據(jù)每個傳感器的誤差貢獻(xiàn)度調(diào)整雙目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)的權(quán)重，輸出最終定位結(jié)果。
16、本發(fā)明的有益效果在于，通過布設(shè)傳感器組合方案采集數(shù)據(jù)、特征提取與交叉分析構(gòu)建融合特征集、利用基于阿爾法進(jìn)化的定位優(yōu)化模型輸出初步定位結(jié)果、結(jié)合多組實驗驗證結(jié)果確定最優(yōu)傳感器組合方案并觸發(fā)誤差補償機制，實現(xiàn)高精度泄漏檢測定位，顯著提高短距離管道泄漏檢測定位的精度和可靠性，增強抗干擾能力，在保證定位性能的同時顯著降低硬件部署成本，解決了傳統(tǒng)方法對單一信號依賴導(dǎo)致的定位偏差問題。
1.一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述傳感器組合方案包括振動傳感器、壓力傳感器和流量傳感器進(jìn)行任意一種或者多種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述步驟s1還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述步驟s103還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述步驟s2還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述步驟s3還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述自適應(yīng)進(jìn)化算子表達(dá)式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離管道泄漏檢測定位方法，其特征在于，所述步驟s5還包括：
9.一種基于多傳感器與阿爾法進(jìn)化的短距離管道泄漏檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的短距離管道泄漏檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于將不同傳感器的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行時間戳對齊，以完成數(shù)據(jù)同步；利用改進(jìn)小波去噪方法去除環(huán)境噪聲信號，以完成數(shù)據(jù)去噪；數(shù)據(jù)去噪后利用滑動平均窗口消除長期漂移趨勢，將數(shù)據(jù)幅值進(jìn)行歸一化；對于因設(shè)備差異或極端環(huán)境導(dǎo)致的采樣延遲，利用動態(tài)時間規(guī)整算法進(jìn)行修正；對采樣延遲超過預(yù)設(shè)閾值的異常采樣點，利用線性插值法進(jìn)行補全。