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基于总体局域均值分解及稀疏表示分类的天然气管道泄漏孔径识别
  • ISSN号:1004-132X
  • 期刊名称:《中国机械工程》
  • 时间:0
  • 分类:TH865[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] TH213.3[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:[1]燕山大学信息科学与工程学院,秦皇岛066004, [2]燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室,秦皇岛066004, [3]中国石油天然气管道通信电力工程有限公司,廊坊065000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51204145);河北省自然科学基金资助项目(E2013203300,E2016203223)
中文摘要:

针对天然气管道泄漏受孔径、传感器距离、管道内压力等多种因素影响,特征提取及识别算法较为复杂的问题,提出了基于总体局域均值分解-相对熵的特征提取算法并结合稀疏表示分类的泄漏孔径识别新方法。该方法采用总体局域均值分解方法对泄漏信号进行自适应分解,得到不同孔径泄漏信号的特征信息,并根据KL散度选择包含主要泄漏信息的PF分量,在此基础上提取多种时频特征参数,获取全面准确表征泄漏信号的特征向量;针对小样本复杂信号的分类,提出稀疏表示分类器实现泄漏孔径准确分类。该分类器采用过完备字典求得测试信号的最稀疏解,并以此解作为测试信号的稀疏重构系数,以获取测试信号在不同类别中的重构信号,最终通过判断测试信号与重构信号的残差值大小完成泄漏孔径分类。实验结果表明,所提出的算法比传统的SVM及BP分类算法识别准确率高。

英文摘要:

Abstract: Natural gas pipeline leakage was influenced by the aperture? the sensor distance? the pressures in the pipeline and many factors,so the feature extraction and recognition algorithm is rela-tively complicated. A novel leak aperture identification method which combined feature extraction based on ELMD-KL model with SRC was proposed. ELMD was applied to adaptively decompose leak signals, to obtain characteristic informations of different aperture leak signals, and to extract the prin-cipal product function(PF) components based on KL divergence which contained the main leakage in-formations. The method extracted multiple characteristic parameters in time domain and frequency d〇- main as the feature vectors. For the classification of small sample complex signals? a SRC was put for-ward to realize the accurate classification of leak apertures. The classifier obtained the most sparse so-lutions of the test signals with overcomplete dictionary. The solutions were used as the sparse coeffi-cient to reconstruct the test signals and obtain reconstruction signals in different classes of the test signals. Finally, classification of leak apertures was accomplished by judging the residual values be-tween test signals and reconstruction signals. The experimental results show that the proposed algo-rithm has higher recognition accuracy compared with the traditional classification algorithm of SVM and BP.Key words: leakage aperture identification; ensemble local mean decomposition (ELMD); KL di-vergence; sparse representation classifier (SRC) ; overcomplete dictionary

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期刊信息
  • 《中国机械工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:董仕节
  • 地址:湖北工业大学772信箱
  • 邮编:430068
  • 邮箱:paper@cmemo.org.cn
  • 电话:027-87646802
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-132X
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1294/TH
  • 邮发代号:38-10
  • 获奖情况:
  • 1997年获中国科协期刊一等奖,第二届全国优秀科技...,机械行业优秀期刊一等奖,1999年获首届国家期刊奖,2001年获首届湖北十大名刊,中国期刊方阵“双高”期刊,2003第二届国家期刊奖提名奖,百种中国杰出学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50788