基于VMD-IPSO的油气管道泄漏信号处理技术

作者：韩咏梅; 李昕; 张军霞; 万先文; 刘佳庆; 王渭江

来源：世界石油工业, 2023, 30(03): 82-89.

DOI：10.20114/j.issn.1006-0030.20221111001

• 油气管道
• 泄漏信号
• 变分模态分解
• 粒子群
• 散布熵
• 峭度

油气管道在泄漏过程中包含大量的噪声信号，信号的提取和处理是目前泄漏检测的难题。针对淹没在无效噪声信号中的泄漏信号，提出一种基于变分模态分解（VMD）和改进的粒子群（IPSO）算法的泄漏信号处理技术。利用VMD对原始信号进行分解，以最小包络熵均值为适应度函数，采用IPSO对VMD中的分解尺度和惩罚因子进行寻优，找到最优分解效果。通过板仓-斋藤距离区分有效信号与噪声信号，提取散布熵和峭度作为特征向量，并采用支持向量机（SVM）进行工况识别。结果表明，降噪后的信号仍然保持着原始信号的走势，10Hz以上的高频信号被消除，低频信号未受到影响，误差波形近似高斯白噪声；散布熵和峭度可以很好地表征不同工况特征，各工况特征向量无交叉，存在明显差异。该模型在测试集上的分类识别率最高，证明其在信号去噪和特征提取上的优越性。