基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法及系统

本申请涉及信号识别及定位领域，尤其涉及基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法及系统。

背景技术：

1、在运行过程中，混凝土大坝会产生活动裂纹，而对活动裂纹的定位分析，对于大坝的检修及安全性评估具有重要价值。目前对混凝土大坝的裂纹检测方法包含对穿声波法、钻孔取芯法等。现有的检测方法存在着装置过于复杂、检测过程会对大坝产生损伤等问题。

2、在混凝土活动裂纹的产生过程中，会向外界释放电磁辐射信号，通过对其发出的电磁辐射信号进行检测，即可实现对活动裂纹的识别和定位。但现有的技术采用的探测器数目较少，未综合利用多点采集的磁场信息，获得的活动裂纹信息往往只包含夹角且定位的误差较大。

技术实现思路

1、本申请提供基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法及系统，以至少解决的活动裂纹的定位误差较大的技术问题。

2、本申请第一方面实施例提出一种基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法，所述方法包括：

3、利用布置在混凝土大坝上的多个传感器采集当前时刻的所述大坝周围环境的实测电磁辐射信号，并对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号；

4、构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库；

5、将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号；

6、基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置。

7、优选的，所述混凝土破裂电磁辐射仿真信号库中的各仿真信号的长度与所述实测电磁辐射信号的信号长度一致；

8、所述预设中心频率为10khz。

9、进一步的，所述对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号，包括：

10、分别判断各传感器采集的所述实测电磁辐射信号的幅值是否大于预设幅值；

11、将各传感器采集的所述实测电磁辐射信号中幅值小于所述预设幅值的实测电磁辐射信号删除。

12、进一步的，所述构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库，包括：

13、获取活动裂纹产生的电磁辐射信号两阶段的表达式；

14、基于所述电磁辐射信号两阶段的表达式构建所述预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库。

15、进一步的，所述将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号，包括：

16、分别确定多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号的spearman相关系数；

17、判断各spearman相关系数是否大于等于相关系数阈值，并将所述多个第一电磁辐射信号中spearman相关系数小于相关系数阈值的第一电磁辐射信号删除，得到所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号。

18、进一步的，所述基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置，包括：

19、假设裂纹点的坐标，并基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标和所述假设的裂纹点的坐标构建裂纹位置方程组；

20、利用信号到达时间差法求解所述裂纹位置方程组得到所述裂纹的位置。

21、进一步的，所述方法还包括：

22、确定删除所述多个第一电磁辐射信号中spearman相关系数小于相关系数阈值的第一电磁辐射信号后的所述第一电磁辐射信号的个数；

23、当所述个数小于预设的个数最小值时结束当前时刻的大坝裂纹定位，并利用布置在混凝土大坝上的多个传感器采集下一时刻的所述大坝周围环境的实测电磁辐射信号进行大坝裂纹定位。

24、本申请第二方面实施例提出一种基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位系统，包括：

25、采集模块，用于利用布置在混凝土大坝上的多个传感器采集当前时刻的所述大坝周围环境的实测电磁辐射信号，并对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号；

26、构建模块，用于构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库；

27、识别模块，用于将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号；

28、确定模块，用于基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置。

29、优选的，所述混凝土破裂电磁辐射仿真信号库中的各仿真信号的长度与所述实测电磁辐射信号的信号长度一致；

30、所述预设中心频率为10khz。

31、进一步的，所述采集模块还用于：

32、分别判断各传感器采集的所述实测电磁辐射信号的幅值是否大于预设幅值；

33、将各传感器采集的所述实测电磁辐射信号中幅值小于所述预设幅值的实测电磁辐射信号删除。。

34、本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

35、本申请提出了基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法及系统，所述方法包括：利用布置在混凝土大坝上的多个传感器采集当前时刻的所述大坝周围环境的实测电磁辐射信号，并对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号；构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库；将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号；基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置。本申请提出的技术方案，实现了基于识别到的混凝土大坝活动裂纹电磁脉冲信号，可以精确的定位到混凝土大坝活动裂纹位置。

36、本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混凝土破裂电磁辐射仿真信号库中的各仿真信号的长度与所述实测电磁辐射信号的信号长度一致；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号，包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库，包括：

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号，包括：

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置，包括：

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位系统，其特征在于，所述系统包括：

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述混凝土破裂电磁辐射仿真信号库中的各仿真信号的长度与所述实测电磁辐射信号的信号长度一致；

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述采集模块还用于：

技术总结本申请提出基于裂纹电磁辐射信号识别的大坝裂纹定位方法及系统，所述方法包括：利用布置在混凝土大坝上的多个传感器采集当前时刻的所述大坝周围环境的实测电磁辐射信号，并对各传感器采集的所述实测电磁辐射信号进行预处理，得到多个第一电磁辐射信号；构建预设中心频率下的混凝土破裂电磁辐射仿真信号库；将所述多个第一电磁辐射信号与所述仿真信号库中的仿真信号进行互相关分析，识别出所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号；基于所述混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号对应的传感器位置坐标确定所述裂纹的位置。本申请提出的技术方案，实现了基于识别到的混凝土大坝活动裂纹电磁脉冲信号，可以精确的定位到混凝土大坝活动裂纹位置。技术研发人员：黄松岭,彭丽莎,李世松,高兴科,张敬华受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27