1.一种输卤管道泄漏检测的智能终端,其特征在于,包括stm32f7芯片、压电式复合传感器、滤波电路模块、高精度a/d转换电路、gps模块、外部sdram模块、sd卡模块、4g通讯模块;
所述压电式复合传感器,用来检测输卤管道内部的压力信号和振动信号,其采集的模拟信号经过滤波电路模块、高精度a/d转换电路转化成数字信号,并通过spi方式传输给stm32f7芯片,将采集的数据写入外部sdram模块中,所述stm32f7芯片对数据进行分析,将疑似泄漏的信号,存储到sd卡中,通过4g模块传输到上位机。
2.根据权利要求1所述的输卤管道泄漏检测的智能终端,其特征在于,所述智能终端通过gps模块的秒脉冲信号,同步采集输卤管道上下游某一时刻的振动信号和压力信号,并且利用gps模块给采集到的数据加上时间戳。
3.根据权利要求1所述的输卤管道泄漏检测的智能终端,其特征在于,高精度的a/d转换电路采用的是ads1274。
4.一种输卤管道泄漏检测的方法,其特征在于,包含如下步骤:
sept1:获取输卤管道内壁的压力和振动信号的历史数据集h;
sept2:对历史数据集h进行离散s变换,记录s变换后的数据集d,将s变换后的数据集d分为训练集z和测试集t;
sept3:搭建lstm模型,选取sept2中训练集z对lstm模型进行训练类,并调整参数直至网络效果达到预想效果,确立lstm模型;
sept4:将sept2中测试集t作为lstm模型的输入,对模型准确性进行验证;
sept5:对输卤管道当前的振动和压力信号进行同步采样,将当前采样数据进行s离散变换;
sept6:将s变换后的当前数据输入到已经训练好的lstm模型中,进行是否发生泄漏的预测。
5.根据权利要求4所述的输卤管道泄漏检测的方法,其特征在于,所述s变换的离散形式如下所示:
其中,n为信号的采样总点数,t为采用周期,x[kt](k=0,1,2…n-1)为采样后的信号,n为第n个点的序号,m为向左平移的频率点,j为虚数单位。
6.根据权利要求5所述的输卤管道泄漏检测的方法,其特征在于,所述s变换的具体步骤如下:
step1.1:采集输卤管道内壁的压力信号x[kt];
step1.2:对压力信号x[kt]进行快速傅里叶变换,得到
step1.3:n=0时,转到step1.4,执行step1.4与step1.5;n不为0时,对于给定的频率点n,计算高斯窗函数的fft:
step1.4:根据n=0的公式计算给定时间点k对应的时间序列的s变换s[kt,0](k=0,1,2,…,n-1表示时间采样点);
step1.5:令k=k+1,重复step1.4,直至完成所有点的s变换,并结束s变换;
step1.6:将step1.2中的
step1.7:对进行傅里叶变换后的高斯窗函数和平移后的频谱函数进行卷积,得到
step1.8:令n=n+1,重复step1.6、step1.7,直到计算完所有的频率点的s变换。
7.根据权利要求4所述的输卤管道泄漏检测的方法,其特征在于,所述lstm模型公式包括:
1)遗忘门:有条件地选择哪些信息从当前单元中抛弃,公式如下:
ft=σ(wf.[ht-1,xt]+bf)
其中ft∈[0,1],1表示“完全保留”,0表示“完全舍弃”,其中ht-1表示的是上一个时刻lstm的输出,xt表示的是细胞的当前输入,wf为遗忘门的权重矩阵,bf为偏置,σ是激活函数,通常选用sigmoid函数,即
2)输入门:有条件地决定在单元中存储哪些信息,公式如下:
it=σ(wi.[ht-1,xt]+bi)
其中,输入门it是由xt和ht-1经过sigmoid函数计算生成的,it同ft一样是一个介于[0,1]的向量;另一个是由xt和ht-1经过tanh激活函数生成的一个向量
3)输出门:有条件地决定哪些信息需要输出,并输出信息;公式如下:
ot=σ(wo.[ht-1,xt]+bo)
ht=ot*tanh(ct)
其中,运行一个sigmoid层来确定细胞状态的哪个部分将输出出去,接着,把细胞状态通过tanh进行处理,得到一个在-1到1之间的值,并将它和sigmoid门的输出相乘,最终仅会输出我们确定输出的那部分。
8.根据权利要求7所述的输卤管道泄漏检测的方法,其特征在于,所述sept3中通过交叉熵损失函数,来刻画实际输出和期望输出的差距,并使用随机梯度下降法最小化交叉熵损失函数,对lstm模型进行参数调整,直至模型达到要求,,设“1”标记为发生泄漏,“0”表示管道未发生泄漏,其交叉熵损失函数公式为:
其中,