基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置

技术领域

本发明涉及气体泄漏检测领域，具体涉及基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置。

背景技术

目前，随着中国工业产业的不断发展和升级，气体管道运输在工业过程中的地位越来越重要，气体管道运输包括蒸气管道运输，天然气管道运输，有毒有害气体的运输等。在工业环境中，安全问题无疑是所有工业环节中最重要的一环，而气体管道运输的通常是易燃易爆，有毒的气体，如果在运输过程中发生气体泄漏，轻则造成企业或国家的经济损失，重则危害人民的生命安全。因此气体管道泄漏检测对于气体管道的安全运输来说尤为重要。

天然气输送管道泄漏检测技术在不断的发展。目前世界上主要的天然气泄漏检测手段主要分为两大类，一类是基于磁通、涡流、摄像等投球技术的管内检测法。另一类是基于管线压力、温度、流量、声音以及震动等物理参数发生变化的外部检测法。外部检测法包括质量或体积平衡法、负压波法、分布式光纤检测法和超声波检测法。

目前，气体泄漏超声检测装置在对管道进行泄漏检测的过程中，由于背景噪音和由器件或电路产生的噪音的干扰，导致泄漏信号容易被背景噪音和由器件或电路产生的噪音淹没，难以进行识别检测，从而降低了检测的准确性。

因此，发明基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置，通过声纹设别模块中的特征提取单元在收集的超声信号中找出与泄露信息相同的、稳定的特征信号片段，声纹设别模块中的模式识别单元将提取的特征信号片段与历史存储模块内存储的信号相匹配，能够有效地对泄露信号进行识别检测，克服环境噪音的影响，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置，包括检测仪本体，所述检测仪本体包括主体和手柄，所述主体安装在手柄的顶端，所述主体的前侧设置有显示屏，所述主体的前侧设置有开关指示灯，所述开关指示灯位于显示屏的上侧，所述开关指示灯的右侧设置有泄露指示灯，所述主体的后侧设置有超声波探头，所述主体的内部设置有DPS处理器和历史存储模块，所述主体的内部设置有无源高通滤波器、信号放大电路和声纹设别模块，所述超声波探头的输出端与无源高通滤波器的输入端电性连接，所述无源高通滤波器的输出端与信号放大电路的输入端电性连接，所述信号放大电路的输出端与声纹设别模块的输入端电性连接，所述声纹设别模块的输出端与DPS处理器的输入端电性连接，所述DPS处理器输出端分别与显示屏和开关指示灯的输入端电性连接，所述声纹设别模块包括特征提取单元和模式识别单元，所述特征提取单元的输出端与模式识别单元的输入端连接，所述模式识别单元的输出端与DPS处理器连接，所述历史存储模块的输出端与模式识别单元的输入端电性连接。

优选的，所述信号放大电路包括前置放大电路、带通滤波电路和二次放大电路组成，所述前置放大电路的输入端与无源高通滤波器的输出端连接，所述前置放大电路的输出端与带通滤波电路的输入端连接，所述带通滤波电路的输出端与二次放大电路的输入端连接，所述二次放大电路的输出端与特征提取单元连接。

优选的，所述主体的前侧设置有键盘操作面板，所述键盘操作面板位于显示屏的下方，所述显示屏采用高清LED彩屏。

优选的，所述主体和手柄的外壳均采用ABS工程塑料加工成型，所述手柄采用人体工程学设计。

优选的，所述手柄的左侧镶嵌有蜂鸣器，所述手柄的内部嵌套有震动模块，所述DPS处理器的输出端分别与蜂鸣器和震动模块的输入端电性连接，所述DPS处理器的输出端与泄露指示灯的输入端电性连接。

优选的，所述手柄的内部安装有大容量锂电池，所述手柄的底部设置有悬挂绳环。

优选的，所述主体的后侧中部固定缠绕盘，所述缠绕盘上设置有环形缠绕槽，所述主体与超声波探头之间连接有不锈钢柔性蛇形管，所述不锈钢柔性蛇形管缠绕在环形缠绕槽内。

优选的，所述手柄的上端与主体之间通过空心阻尼转轴活动连接，所述主体的下部后端固定有卡座，所述卡座的底部开设有卡槽，所述手柄与卡槽相匹配，所述卡座采用厚皮橡胶加工制成。

优选的，所述主体的右侧通过螺栓安装有弹性限位板，所述弹性限位板与主体的右侧壁之间形成夹槽，所述弹性限位板的内壁等间距固定有凸条。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、通过设置有信号放大电路和声纹设别模块，并在信号放大电路与超声波探头之间设有无源高通滤波器，无源高通滤波器和信号放大电路分别对接收的声音信息进行过滤和放大，滤掉声音中大部分的背景噪音和由器件或电路产生的噪音，再通过声纹设别模块中的特征提取单元在收集的超声信号中找出与泄露信息相同的、稳定的特征信号片段，声纹设别模块中的模式识别单元将提取的特征信号片段与历史存储模块内存储的信号相匹配，能够有效地对泄露信号进行识别检测，能够有效地克服环境噪音的影响，检测准确率高；

2、通过在手柄的内部安装有蜂鸣器和震动模块，当检测到泄露信号时，蜂鸣器工作鸣响，同时震动模块工作带动手柄震动，能够有效地警示检测者，与泄露指示灯搭配使用，形成三重警报，能够从各方面引起使用人员的重视，提高了检测效果；

3、不使用时，不锈钢柔性蛇形管能够缠绕在缠绕盘上，且手柄能够转动与主体上的卡座卡接，降低本装置整体的占用空间，同时通过弹性限位板便于将本装置挂在腰间和口袋上，使得携带十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明的三维图；

图4为本发明的弹性限位板示意图；

图5为本发明的系统原理示意图；

图6为本发明的信号放大电路示意图；

图7为本发明的声纹设别模块示意图。

附图标记说明：

1检测仪本体、2主体、3手柄、4显示屏、5开关指示灯、6泄露指示灯、7超声波探头、8DPS处理器、9历史存储模块、10信号放大电路、11声纹设别模块、12前置放大电路、13带通滤波电路、14二次放大电路、15无源高通滤波器、16特征提取单元、17模式识别单元、18缠绕盘、19不锈钢柔性蛇形管、20键盘操作面板、21大容量锂电池、22悬挂绳环、23蜂鸣器、24震动模块、25卡座、26卡槽、27弹性限位板、28凸条。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1和图5-7所示的基于智能声纹识别技术的便携式气体泄漏超声检测装置，包括检测仪本体1，所述检测仪本体1包括主体2和手柄3，所述主体2安装在手柄3的顶端，所述主体2的前侧设置有显示屏4，所述主体2的前侧设置有开关指示灯5，所述开关指示灯5位于显示屏4的上侧，所述开关指示灯5的右侧设置有泄露指示灯6，通过泄露指示灯6亮起来提示发送泄露，所述主体2的后侧设置有超声波探头7，所述主体2的内部设置有DPS处理器8和历史存储模块9，历史存储模块9内存储有历史气体泄漏声波振动的频率信息数据，所述主体2的内部设置有无源高通滤波器15、信号放大电路10和声纹设别模块11，所述超声波探头7的输出端与无源高通滤波器15的输入端电性连接，所述无源高通滤波器15的输出端与信号放大电路10的输入端电性连接，所述信号放大电路10的输出端与声纹设别模块11的输入端电性连接，所述声纹设别模块11的输出端与DPS处理器8的输入端电性连接，所述DPS处理器8输出端分别与显示屏4和开关指示灯5的输入端电性连接，所述声纹设别模块11包括特征提取单元16和模式识别单元17，特征提取单元16在收集的声音信号中找出与目标信息相同的、稳定的特征信号片段，模式识别单元17将提取的特征信号片段与历史存储模块9内存储的信号相匹配，所述特征提取单元16的输出端与模式识别单元17的输入端连接，所述模式识别单元17的输出端与DPS处理器8连接，所述历史存储模块9的输出端与模式识别单元17的输入端电性连接。

所述信号放大电路10包括前置放大电路12、带通滤波电路13和二次放大电路14组成，所述前置放大电路12的输入端与无源高通滤波器15的输出端连接，所述前置放大电路12的输出端与带通滤波电路13的输入端连接，所述带通滤波电路13的输出端与二次放大电路14的输入端连接，所述二次放大电路14的输出端与特征提取单元16连接。

所述主体2的前侧设置有键盘操作面板20，所述键盘操作面板20位于显示屏4的下方，通过键盘操作面板20便于进行操作，所述显示屏4采用高清LED彩屏，强光不刺眼，在昏暗的环境下也能轻松看清数值。

所述主体2和手柄3的外壳均采用ABS工程塑料加工成型，抗压防摔，耐磨性强，不易损坏，所述手柄3采用人体工程学设计，人体学设计与手掌贴合度高，使得手部握住手柄3时舒适牢靠。

实施方式具体为：超声波探头7接收反射回来的超声波，经过无源高通滤波器15时，滤掉大部分的背景噪音和由器件或电路产生的噪音，经过信号放大电路10时，信号放大电路10中的前置放大电路12和二次放大电路14将接收的超声信号进行放大，并通过信号放大电路10中的带通滤波电路13进一步滤掉背景噪音和由器件或电路产生的噪音，声纹设别模块11中的特征提取单元16在收集的超声信号中找出与泄露信息相同的、稳定的特征信号片段，模式识别单元17将提取的特征信号片段与历史存储模块9内存储的信号相匹配，然后将信息发送给DPS处理器8，DPS处理器8将信息数据进行处理，若发送泄露时，将相关信息发送到显示屏4上，并控制泄露指示灯6亮起提醒检测人员，本装置通过设置有声纹设别模块11，能够有效地对泄露信号进行识别，能够有效地克服环境噪音的影响，检测准确率高，该实施方式具体解决了现有技术中存在的由于背景噪音和由器件或电路产生的噪音的干扰，导致泄漏信号容易被背景噪音和由器件或电路产生的噪音淹没，难以进行识别检测，从而降低了检测的准确性的问题。

如图1和图5所示，所述手柄3的左侧镶嵌有蜂鸣器23，所述手柄3的内部嵌套有震动模块24，所述DPS处理器8的输出端分别与蜂鸣器23和震动模块24的输入端电性连接，所述DPS处理器8的输出端与泄露指示灯6的输入端电性连接。

所述手柄3的内部安装有大容量锂电池21，能够为本装置内的各个电性元件提供电量，使其正常工作，所述手柄3的底部设置有悬挂绳环22，使用时通过悬挂绳环22套接在手上，防止手部打滑时导致本装置掉落。

实施方式具体为：通过在手柄3的内部安装有蜂鸣器23和震动模块24，当检测到泄露信号时，蜂鸣器23工作鸣响，同时震动模块24工作带动手柄3震动，能够有效地警示检测者，与泄露指示灯6搭配使用，形成三重警报，警示效果高，手柄3的底部设置有悬挂绳环22，使用时通过悬挂绳环22套接在手上，防止手部打滑时导致本装置掉落，该实施方式具体解决了现有技术中存在的仅靠泄露指示灯进行警示，容易因检测员的疏忽而没有看到，从而出现没有发现泄露的问题。

如图2-4所示，所述主体2的后侧中部固定缠绕盘18，所述缠绕盘18上设置有环形缠绕槽，所述主体2与超声波探头7之间连接有不锈钢柔性蛇形管19，所述不锈钢柔性蛇形管19缠绕在环形缠绕槽内，采用不锈钢柔性蛇形管19与超声波探头7连接，不锈钢柔性蛇形管19可伸直，能弯曲，便于超声波探头7在不同环境中进行探测，不被其他物体阻碍，提高了使用效果，且不使用时，能够将不锈钢柔性蛇形管19缠绕在缠绕盘18上，减小不锈钢柔性蛇形管19的占用空间。

所述手柄3的上端与主体2之间通过空心阻尼转轴活动连接，所述主体2的下部后端固定有卡座25，所述卡座25的底部开设有卡槽26，所述手柄3与卡槽26相匹配，所述卡座25采用厚皮橡胶加工制成，不使用时，转动手柄3，使得手柄3的尾端嵌套在卡槽26内，能够降低本装置的占用空间，使得携带更加方便。

所述主体2的右侧通过螺栓安装有弹性限位板27，所述弹性限位板27与主体2的右侧壁之间形成夹槽，通过弹性限位板27便于将本装置挂在腰间和口袋上，便于携带，所述弹性限位板27的内壁等间距固定有凸条28，悬挂时能够增加与衣服之间的摩擦力，使得悬挂稳定不易脱落。

实施方式具体为：主体2与超声波探头7之间连接有不锈钢柔性蛇形管19，不锈钢柔性蛇形管19可伸直，能弯曲，便于超声波探头7在不同环境中进行探测，不被其他物体阻碍，提高了使用效果，在不使用时，将不锈钢柔性蛇形管19缠绕在缠绕盘18上，减小不锈钢柔性蛇形管19的占用空间，并转动手柄3，使得手柄3的尾端嵌套在卡槽26内，能够降低本装置的占用空间，主体2的右侧通过螺栓安装有弹性限位板27，通过弹性限位板27便于将本装置挂在腰间和口袋上，便于携带，弹性限位板27的内壁等间距固定有凸条28，悬挂时能够增加与衣服之间的摩擦力，使得悬挂稳定不易脱落，本装置收纳后占用空间小，且携带十分方便，该实施方式具体解决了现有技术中存在的占用空间较大，携带不便的问题。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。