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基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏检测定位研究与应用

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基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏检测定位研究与应用

作者：夏传强重庆邮电大学

学位级别：硕士

供水管道系统是社会存在与发展至关重要的基础设施,而管道泄漏一直是我国面临的严峻问题,因此,检测管道泄漏并对漏点定位具有重要的实际应用意义。供水管道泄漏检测方法很多,其中声学检测技术被普遍运用。本文以供水管道泄漏为背景,以... 详细信息

供水管道系统是社会存在与发展至关重要的基础设施,而管道泄漏一直是我国面临的严峻问题,因此,检测管道泄漏并对漏点定位具有重要的实际应用意义。供水管道泄漏检测方法很多,其中声学检测技术被普遍运用。本文以供水管道泄漏为背景,以泄漏声信号为对象,利用基于互谱分析的变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）定位方法提高低信噪比（Signal-Noise Ratio,SNR）下的泄漏信号的信噪比,从而提高定位精度;将不同工况信号经VMD分解后求得的特征向量进行组合作为支持向量机的输入,从而提高泄漏识别的准确率。主要研究内容为:1.针对供水管道泄漏声信号在信噪比低的情形下,进行时延估计定位误差大的问题,提出基于互谱分析的VMD供水管道泄漏定位方法。首先,利用互谱分析确定泄漏特征频带,并用VMD将泄漏信号分解成多个本征模态函数（Intrinsic Mode Function,IMF）分量,然后将IMF分量在特征频带内的能量比例作为选取准则来确定有效IMF分量进行信号重构,最后对重构信号进行时延估计确定漏点位置。实验结果表明本文所提方法的平均相对定位误差为2.530%,相比互相关方法的8.621%和基于相关系数的VMD方法的16.860%,具有更小的定位误差和更稳定的定位性能。2.针对管道泄漏信号的非线性、非平稳等特点,利用VMD方法分解泄漏、敲击、正常和过路等工况信号并提取峭度、样本熵和中心频率等特征向量。实验结果表明单个特征或者特征向量的泄漏检测的识别率不高,本文提出将VMD峭度、VMD样本熵和VMD中心频率进行组合作为支持向量机（Support Vector Machines,SVM）的输入,最终得到的泄漏检测识别率达到98.75%,相比单个特征向量识别率最高的91.25%,有明显提高。3.采用Qt和MATLAB混合编程的方法将提出的基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏检测和定位方法进行界面化图形展示,该软件系统主要包括登陆管理、信息管理和数据处理功能模块,实现操作方便、界面友好的泄漏检测和定位。就具体案例进行了相关研究内容的验证,实验结果表明,该软件能够实现本文提出的供水管道泄漏检测定位功能。

关键词：互谱分析时延估计样本熵变分模态分解支持向量机

基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏定位方法

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仪器仪表学报 2019年第7期40卷 195-205页

作者：李帅永夏传强程振华毛维培重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室

针对低信噪比(SNR)下的供水管道泄漏振动信号用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和互谱分析结合的供水管道泄漏定位方法。首先,利用VMD将管道泄漏信号分解为若干个本征模态函数(IMF),对供水管道泄漏信号进行... 详细信息

针对低信噪比(SNR)下的供水管道泄漏振动信号用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和互谱分析结合的供水管道泄漏定位方法。首先,利用VMD将管道泄漏信号分解为若干个本征模态函数(IMF),对供水管道泄漏信号进行互谱分析确定特征频带;然后,利用IMF分量在特征频带内的能量比例作为选取准则来确定有效IMF分量,并对选取的有效IMF分量进行重构;最后,对重构信号进行时延估计来确定泄漏点位置。为了验证所提泄漏定位算法的有效性,通过仿真和实验分别对互谱与VMD结合、互相关及VMD与相关系数结合3种方法进行研究。实验结果表明,以上3种定位算法的平均相对定位误差分别为2. 53%,8. 62%和16. 86%。

关键词：变分模态分解互谱分析泄漏定位低信噪比供水管道

基于VMD和K-SVD字典学习的供水管道泄漏振动信号压缩感知方法

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仪器仪表学报 2020年第3期41卷 49-60页

作者：李帅永毛维培程振华韩明秀夏传强重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

针对供水管道泄漏振动信号在分析型字典下进行压缩感知时,信号的重构均方误差较大和不能保留信号中重要泄漏信息的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)和K-奇异值分解算法(K-SVD)的供水管道泄漏振动信号压缩感知方法。首先,利用VMD算法将... 详细信息

针对供水管道泄漏振动信号在分析型字典下进行压缩感知时,信号的重构均方误差较大和不能保留信号中重要泄漏信息的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)和K-奇异值分解算法(K-SVD)的供水管道泄漏振动信号压缩感知方法。首先,利用VMD算法将管道泄漏振动信号分解若干个本征模态函数(IMF),并对IMF分量进行互相关性分析;然后,选取最优模态分量,构成最优模态集,再借助K-SVD学习算法训练过完备字典;最后,选择高斯随机矩阵为观测矩阵和重构算法为正交匹配追踪算法(OMP)对管道泄漏振动信号进行压缩感知。实验结果表明,基于VMD-K-SVD稀疏表示构造的过完备字典的压缩感知方法与基于FFT正交基、DCT正交基、K-SVD的压缩感知方法相比,在压缩率为50%~89.5%下重构均方误差更小和互相关系数更高,且在相同压缩率下得到的重构信号的互相关延时估计定位误差的平均值分别降低80.12%、64.2%、61.38%。因此,所提的压缩感知方法具有较好的重构性能和稀疏性。

关键词：管道泄漏压缩感知变分模态分解 K-奇异值分解过完备字典

基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏声振动定位方法

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仪器仪表学报 2019年第12期40卷 80-91页

作者：李帅永程振华毛维培夏传强杨雪梅重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

针对供水管道泄漏声振动信号的信噪比较低导致用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏定位方法。首先采用小波包分解得到不同尺度的信号能量谱,根据小波包能量谱局部极小值的分布自适... 详细信息

针对供水管道泄漏声振动信号的信噪比较低导致用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏定位方法。首先采用小波包分解得到不同尺度的信号能量谱,根据小波包能量谱局部极小值的分布自适应确定频带分割区间,解决了传统经验小波变换中频谱划分问题;然后基于频带分割区间构建正交小波滤波器组对信号进行经验小波变换分解得到多个分量,根据相关系数选取有效分量,同时利用有效分量的互谱相位差谱呈水平变化的频带对有效分量信号进行带通滤波,滤除干扰噪声;最后对滤波后的信号进行互相关时延估计来确定泄漏位置。仿真及实验结果表明,该方法能够有效的实现供水管道泄漏定位,并与互相关、VMD与互谱分析相结合的泄漏定位方法相比,平均相对定位误差分别减少6.7倍和1.5倍。

关键词：经验小波变换供水管道频带划分低信噪比泄漏定位

基于广义互相关的供水管道泄漏振动信号时延估计器性能研究

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电子测量与仪器学报 2021年第2期35卷 202-211页

作者：李帅永毛维培程振华夏传强重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

针对供水管道泄漏振动信号低信噪比下时延估计器性能差的问题,利用仿真分析与实验验证相结合的方法,对互相关(CC),脉冲响应(ROTH)、平滑相干变换(SCOT)、维纳(WIENER)、相位变换(PHAT)和最大似然(ML)这6种时延估计器在供水管网泄漏声振... 详细信息

针对供水管道泄漏振动信号低信噪比下时延估计器性能差的问题,利用仿真分析与实验验证相结合的方法,对互相关(CC),脉冲响应(ROTH)、平滑相干变换(SCOT)、维纳(WIENER)、相位变换(PHAT)和最大似然(ML)这6种时延估计器在供水管网泄漏声振动信号下的性能进行研究。首先,在不同噪声类型下分别研究了6种时延估计器随着信噪比的变化规律;然后,分析了不同信噪比下时延计器的噪声抑制性能;最后,将6种时延估计器应用于供水管道泄漏定位实验中,分析不同时延估计器产生的泄漏定位相对误差来比较他们的噪声抑制性能。仿真分析和实验验证表明,SCOT时延估计器在噪声抑制方面性能最优,基于SCOT时延估计器的供水管道泄漏平均相对定位误差为3.48%,Wiener时延估计器性能最差,平均相对定位误差为18.23%。

关键词：时延估计器信噪比供水管道泄漏定位

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地方政府债务面临的风险及其化解路径

中国物价 2019年第2期 30-32页

作者：夏传强蔚海荣济宁市政府投融资管理中心

当前,我国地方政府面临着空前严峻的债务管理压力。本文结合我国地方政府债务现状,系统分析政府债务成因及其带来的风险,并结合实践提出相关对策建议。对策建议主要包括:优化配置中央和地方的事权财权;完善地方政府债务监管体系;健全地... 详细信息

当前,我国地方政府面临着空前严峻的债务管理压力。本文结合我国地方政府债务现状,系统分析政府债务成因及其带来的风险,并结合实践提出相关对策建议。对策建议主要包括:优化配置中央和地方的事权财权;完善地方政府债务监管体系;健全地方政府债务考核问责机制;建立地方政府性债务风险预警机制;健全债务风险处置化解机制。

关键词：地方政府债务风险化解路径

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新常态下PPP模式应用存在问题与优化研究

中外企业家 2019年第14期 45-46页

作者：夏传强蔚海荣山东省济宁市政府投融资管理中心

为充分运用PPP模式撬动社会资本助推新型城镇化建设,本文简要概述了PPP模式的内涵及适用范围,深入分析了PPP模式在我市的推广应用情况,总结了PPP模式运作中存在的困难和问题,并提出了针对性的优化建议。

关键词： PPP 模式存在问题

基于边缘云计算的磷酸铁锂动力电池故障诊断分析

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电池 2024年第4期54卷 I0001-I0002页

作者：巩传强临沂职业学院资产处山东临沂276000

磷酸铁锂动力锂离子电池因高安全性、长寿命和环境友好等优点,成为电动汽车动力电池的主要选择。动力锂离子电池具有较高的能量密度和功率密度,一旦发生故障,会引发热失控等安全事故。由武超编著、电子科技大学出版社出版的《磷酸铁锂... 详细信息

磷酸铁锂动力锂离子电池因高安全性、长寿命和环境友好等优点,成为电动汽车动力电池的主要选择。动力锂离子电池具有较高的能量密度和功率密度,一旦发生故障,会引发热失控等安全事故。由武超编著、电子科技大学出版社出版的《磷酸铁锂动力电池故障机理及诊断方法研究》一书。

关键词：动力锂离子电池磷酸铁锂动力电池热失控电子科技大学能量密度云计算故障机理故障诊断分析

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《庄子》隐逸思想研究

《庄子》隐逸思想研究

作者：夏资强安徽师范大学

学位级别：硕士

透过对《庄子》消解心知造作、荡越是非等文本的分析,再结合《庄子》对隐士的详细阐述,即可发现,《庄子》是在“是”与“非”对举的层面提出隐逸思想的。《庄子》隐逸思想强调的是:超脱“是”“非”对立,即“心”于万事万物之变皆“不... 详细信息

透过对《庄子》消解心知造作、荡越是非等文本的分析,再结合《庄子》对隐士的详细阐述,即可发现,《庄子》是在“是”与“非”对举的层面提出隐逸思想的。《庄子》隐逸思想强调的是:超脱“是”“非”对立,即“心”于万事万物之变皆“不将不迎”,从而回返自然之性;在超脱“是”“非”的基础上,达致“至人无己,神人无功,圣人无名”的逍遥理境,从而在人间世得以悠游闲处。《庄子》隐逸思想的产生,实乃受到过往隐逸思想、当时混乱的时局与庄子个人性格的影响。庄子反对“身隐”之士逃避人世而归隐山林之举,认为此举出于刻意,非但不能实现回归自然的祈愿,而且还给“身隐”之士带来无尽的精神困苦与生存困境。故而,《庄子》对导致“身隐”之士出现精神与生存的困境加以分析,指出隐逸的重心当在于“心”而不在于“身”。是以《庄子》提出“心隐”这一新的隐逸方式。“心隐”即克服心知造作,保持心灵的恬淡自然,随顺社会的一种隐逸方式。其具体修养方法主要有:是非两行、心斋、坐忘,凸显了庄子身处乱世的独特生存智慧。在庄子看来,处乎大争之世者,只要保有一颗清澄、纯净之心(“心隐”),便无需隐匿于山林丘壑之间(“身隐”);无论身居庙堂之上抑或江海之间,皆能够安时处顺而各得其逍遥。不独如此,此思想亦可投射至人间世,促使世间向着理想治世之方向转化。

关键词：《庄子》隐逸心隐心知逍遥