管道泄漏检测数据的压缩方法研究

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目前中国长距离油气输送管线总长已超过两万公里,管道运输在我国经济和工业中发挥着重要作用。然而随着国内油气管道的增多增长,管线老化、腐蚀和各种人为的原因所引起的油气泄漏时有发生,因此必须对管道进行管理维护、泄漏检测,以保障油气管线的正常运行。由于油气管道检测设备数量较多,且采用实时检测方法,所以检测过程中获取的数据量是巨大的。大量的检测数据既会影响网络传输速度,又会占用很大的数据存储空间,造成巨大的经济和资源浪费。因此设计一种高效的数据压缩方法具有重大的现实意义。针对以上问题,本文首先提出了基于小波变换的多级树集合分裂编码,利用小波的多分辨率分析特性对管道泄漏检测数据进行小波分解,以去除信号之间的相关性减少信号的冗余性,之后对分解得到的小波系数进行多级树集合分裂编码,实现了对管道泄漏检测数据的压缩。之后针对多级数集合分裂编码的缺点,本文又提出了基于整数小波变换的改进多级数集合分裂编码,得到了较为满意的压缩效果,节省了编码存储空间,进一步提高了编解码效率。本文所做的主要工作如下:1.叙述了管道泄漏检测数据压缩的背景和意义。深入学习并研究了数据压缩的理论、技术及评价数据压缩算法性能的各项指标和公式定义。2.学习并研究了基于小波变换的数据压缩方法,提出了一种适用于管道泄漏检测数据的压缩方法。该方法主要是将一维管道泄漏检测信号转换为二维信号,然后对其进行二维小波变换,去除相关性以减少信号之间的冗余性。最后进行多级树集合分裂编码对二维变换后的小波系数进行压缩和解压缩处理,该编码方法优先传送绝对值较大的小波变换系数作为重要系数,再传送绝对值较小的小波变换系数作为非重要系数,得到了更大的压缩倍数和更小的重构误差。3.对实际工程中采集到的管道泄漏检测数据进行了深入的研究,对管道泄漏检测数据的特征进行了分析,并使用本文提出的压缩算法进行了验证,得到了较好的实验结果。4.针对多级树集合分裂编码中占用存储空间较大、存储链表复杂程度高及时间消耗大等缺点,本文提出了基于整数小波变换的改进的多级数集合分裂编码,对整数小波变换后的小波系数进行压缩处理。该方法在编码效率和压缩效果方面都能得到更令人满意的效果,更适用于管道泄漏检测的实时压缩和存储。
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