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光子瑞利科技(北京)有限公司  
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公司新闻
光子瑞利的“清管监听技术研究”出版在《信息技术时代》期刊
2024-07-16IP属地 北京249
      《信息技术时代》创刊于2009年,该杂志在全国影响力巨大,是经国家新闻出版总署批准备案的信息科技综合类专业学术期刊。信息技术时代为学者们提供了一个交流学术成果和经验的平台,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。

光子瑞利科技(北京)有限公司因自主研发的创新技术“清管监听技术研究”载入2024年第1期《信息技术时代》的期刊里,本篇内容详细介绍了,清管监听技术研究对清管器跟踪定位设备与系统。该系统凭借实时跟踪及定位性能查找清管器堵塞位置,属于目前探测清管器位置最优手段,实现提高管理油气管道运输业的工作效率、增加经济效益的目标。                     

                   图片111
        监听仪技术方法能通过拾音器监听清管作业时的音频信号,先借助人工智能识别模块提取音频特征,然后根据一定准则与数据库中的训练模板进行匹配,给出清管作业时清管器当前的状态,最后将状态送入清管智能分析终端输出。

该技术方法还需拾音器的配合,拾音器是一种接收声音振动,将声音放大的电声学仪器,用于采集现场声音。工作人员需要将拾音器放在管道易于采集到声音的位置,与清管智能分析终端(防爆型)连接,清管智能分析终端可接入多路拾音器信号,通过终端内嵌的深度学习算法对清管器中的声波信号进行特征提取,然后结合多条音频信号的特征进行比对,生成清管器的位置信息,并上传到中心平台。

清管智能分析终端设备是含人工智能分析模块,主要采用深度学习来训练模型及预测音频结果。整个运行过程由预处理、特征提取等组成,音频预处理包括将音频归一化和梅尔谱变换。

通过实验测量与数据分析:采集好数据后,对数据进行分析,结果如图1、图2、图3所示。其中,图1为清管器在拾音器放置点远处撞击管道的音频;图2为清管器到达拾音器放置点,进入收球筒的音频;图3为清管器进入收球筒后的音频。对比图1~3可知,清管器在管道中运行时,清管器引起的声纹特征会随着距离的变化而变化,且变化非常明显。故当采集到一定数量的音频时,工作人员只要建立好样本库,对比样本库的特征向量,就可以比较精确地获取清管器的位置。

 图片27图1 清管器在拾音器放置点远处撞击管道的音频
       图片28图2 清管器到达拾音器放置点,进入收球筒的音频
      图片29 图3 清管器进入收球筒后的音频 

工作人员经过几次数据采集,获取原始数据库,即一级数据库。当采集到的音频经过人工智能分析模块的归一化处理后,就可获得二级数据库,然后计算特征向量的能量值,获取距离与能量相对应的曲线图,如图4所示。当清管器距离目标位置越来越近时,监测曲线呈上升趋势;当清管器处于目标位置正上方时,曲线达到大值;当清管器距离目标位置越来越远时,曲线呈下降趋势。不同清管器作业时,监测曲线略有不同,但大体形状均为高斯分布。

图片30图4 清管距离能量曲线图

通过综合对比分析一、二级数据库信息,以及距离-能量曲线图,可总结出应用数据库,即三级数据库,用于估算清管器的距离位置,从而判断清管器是否到达预定的位置。

总结:该技术基于声纹特征的判别方法属于一种无源的声学方法。利用清管监听仪技术来跟踪定位清管器的优点在于不侵入设备本体,不会影响设备运转,通用性强,部署快,且跟踪距离远、定位精度准。

清管监听仪技术研究在建立三个数据库的基础上,涉及以下技术。第一,研究并总结了多种清管器运行时的音频特征,将音频进行梅尔变换,获得梅尔谱二维特征,然后由深度学习进一步获取特征向量,建立深度学习模型库。第二,搭建基于声纹识别的智能终端系统,当需要监测清管器的运行状态时,将拾音器放置在需要监测的位置,通过云端系统进行分析比对,总结清管器的运行规律,给出分析曲线。由此可见,清管监听仪技术研究能为清管作业提供有价值的帮助,保障管道系统的输送能力。