本發(fā)明涉及工程信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程信號處理領(lǐng)域，一般采用傅里葉變換、小波分析或階比分析等方法分析信號在時(shí)域或頻域的特性，再利用所述特性來描述、處理信號。而在通過報(bào)警閾值判斷是否報(bào)警的智能預(yù)警系統(tǒng)中，閾值的確定、信號的去噪及信號的穩(wěn)定性處理等環(huán)節(jié)至關(guān)重要，關(guān)系到報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

目前，電場檢測及預(yù)警技術(shù)作為一項(xiàng)重要的智能預(yù)警技術(shù)，其中的采集電場強(qiáng)度信號環(huán)節(jié)，由于采集到的電場強(qiáng)度信號易因人為或環(huán)境因素而發(fā)生波動，從而使信號經(jīng)常低于閾值，例如由于傳感器位置變化導(dǎo)致采集到的信號弱，從而產(chǎn)生信號的波谷，而波峰才是實(shí)際場強(qiáng)值，實(shí)際電場強(qiáng)度并沒有低于閾值，這嚴(yán)重影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性。

所以，在判斷是否報(bào)警環(huán)節(jié)，由于傳統(tǒng)方法對于用于判斷是否報(bào)警的信號的提取有所欠缺，信號的波動，特別是由于傳感器位置變化導(dǎo)致采集到的信號弱而產(chǎn)生信號的波谷，嚴(yán)重影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警技術(shù)中，由于信號的波動而影響報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一方面，提供了一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法，包括：

采集原始電場強(qiáng)度信號；

對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；

提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；

根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；

判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；

若是，則發(fā)出報(bào)警信號；

若否，則不發(fā)出報(bào)警信號。

進(jìn)一步，所述的提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰的步驟具體包括：

選取滑動窗；

采用差分法在所述滑動窗內(nèi)提取所述電場強(qiáng)度信號的數(shù)個(gè)波峰值；

獲取每一所述波峰相對于所述滑動窗的位置坐標(biāo)；

根據(jù)每一所述波峰的波峰值和相對于所述滑動窗的位置坐標(biāo)，得到所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰。

進(jìn)一步，所述根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)，包括：

建立所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

利用泰勒公式確定所述三次插值函數(shù)的待定系數(shù)；

根據(jù)所述待定系數(shù)，確定所述三次插值函數(shù)。

進(jìn)一步，所述利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線具體為，利用所述三次插值函數(shù)確定每兩個(gè)極值點(diǎn)之間各點(diǎn)的值，實(shí)現(xiàn)所述電場強(qiáng)度信號包絡(luò)線的提取。

進(jìn)一步，所述對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理的步驟中，采用滑動濾波或卡爾曼濾波方法對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警裝置，所述裝置包括：

采集單元，用于采集原始電場強(qiáng)度信號；

處理單元，用于對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；

提取單元，用于提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；

函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

包絡(luò)線構(gòu)建單元，用于利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；

判斷單元，用于判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：處理器和報(bào)警器；

所述處理器用于采集原始電場強(qiáng)度信號；對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號；

所述報(bào)警器用于根據(jù)所述報(bào)警信號，發(fā)出高壓預(yù)警警報(bào)。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，通過對采集得到的原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號的原始波峰值，并對由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號波動所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法的流程圖；

圖2為采用圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法的得到的電場強(qiáng)度信號及其包絡(luò)線圖；

圖3為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中，1-處理器；2-報(bào)警器；31-采集單元；32-處理單元；33-提取單元；34-函數(shù)確定單元；35-包絡(luò)線構(gòu)建單元；36-判斷單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法的流程圖。由圖1可知，所述方法包括：

步驟S1、采集原始電場強(qiáng)度信號；

步驟S2、對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；

步驟S3、提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；

步驟S4、根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

步驟S5、利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；

步驟S6、判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；

步驟S7、若是，則發(fā)出報(bào)警信號；

步驟S8、若否，則不發(fā)出報(bào)警信號。

優(yōu)選地，所述步驟S1中采集原始電場強(qiáng)度信號具體為：利用傳感器采集所述原始電場強(qiáng)度信號。

優(yōu)選地，所述步驟S2中對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理具體為采用滑動濾波或卡爾曼濾波等方法對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理。

進(jìn)一步，所述步驟S3中提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰的步驟具體包括：

選取滑動窗；

采用差分法在所述滑動窗內(nèi)提取所述電場強(qiáng)度信號的數(shù)個(gè)波峰值，記為y_i；

獲取每一所述波峰相對于滑動窗的位置坐標(biāo)，記為x_i；其中，i為所述波峰的序號；

根據(jù)每一所述波峰的波峰值和相對于滑動窗的位置坐標(biāo)，得到所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；具體地，一一對應(yīng)地記錄所述x_i和y_i，得到所述電場強(qiáng)度信號各個(gè)波峰(x_i，y_i)。

進(jìn)一步，所述步驟S4中根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)包括：

建立所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；具體地，建立所述第一波峰(x₁，y₁)與第二波峰(x₂，y₂)間的、第二波峰(x₂，y₂)與第三波峰(x₃，y₃)間的直至所述第N-1波峰(x_N-1，y_N-1)與第N波峰(x_N，y_N)間的所有三次插值函數(shù)；

利用泰勒公式確定所述三次插值函數(shù)的待定系數(shù)；

根據(jù)所述待定系數(shù)，確定所述三次插值函數(shù)。

具體地，設(shè)三次樣條函數(shù)s(x)在區(qū)間[x_i,x_i+1]上有表達(dá)式：

s(x)＝a_ix³+b_ix²+c_ix+d_i

其中，a_i，b_i，c_i，d_i為待定系數(shù)；

由泰勒公式得：

令s'(x)＝M_i，則

得

同理在[x_i-1,x_i]上有

得

得

求出M_i代回s(x)即可求出相應(yīng)區(qū)間的s(x)，確定相應(yīng)區(qū)間上的所述三次插值函數(shù)。

本實(shí)施例示出的一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法，通過對采集得到的原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號的原始波峰值，并對由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號波動所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖2為采用上述優(yōu)選實(shí)施例示出的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法得到的電場強(qiáng)度信號及其包絡(luò)線圖，得到圖2所示的電場強(qiáng)度信號及其包絡(luò)線的具體步驟已在上述實(shí)施例中詳細(xì)描述，這里不再贅述。圖2中，曲線1為原始電場強(qiáng)度信號經(jīng)濾波處理后得到的電場強(qiáng)度信號，曲線2為采用本發(fā)明提供的電場強(qiáng)度信號處理方法得到的信號包絡(luò)線。由圖2可知，利用傳感器所采集到的電場強(qiáng)度信號因人為或環(huán)境因素而產(chǎn)生波谷，如圖2中曲線1的11，12，13，14以及15點(diǎn)，導(dǎo)致波谷處的信號低于閾值，引發(fā)錯(cuò)誤報(bào)警；采用本發(fā)明所提供的電場強(qiáng)度信號處理方法，得到電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線，如圖中曲線2，對圖1中的電場強(qiáng)度值實(shí)現(xiàn)了有效的補(bǔ)償，以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號值作為判斷是否報(bào)警的信號，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中用于判斷是否報(bào)警的報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

如圖3所示，為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖，所述裝置包括：

采集單元31，用于采集原始電場強(qiáng)度信號；

處理單元32，用于對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；

提取單元33，用于提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；

函數(shù)確定單元34，用于根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；

包絡(luò)線構(gòu)建單元35，用于利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；

判斷單元36，用于判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號。

如圖4所示，為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的本發(fā)明提供的基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，所述系統(tǒng)包括：

處理器1和報(bào)警器2；

其中，所述處理器1用于采集原始電場強(qiáng)度信號；對所述原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到電場強(qiáng)度信號，記錄所述電場強(qiáng)度信號；提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰；根據(jù)所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線；判斷所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值是否大于預(yù)設(shè)閾值；若所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線所反映的波峰值大于預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出報(bào)警信號；

所述報(bào)警器2用于根據(jù)所述報(bào)警信號，發(fā)出高壓預(yù)警警報(bào)。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于電場強(qiáng)度信號檢測的高壓預(yù)警方法、裝置及系統(tǒng)，通過對采集得到的原始電場強(qiáng)度信號進(jìn)行濾波處理，得到并記錄電場強(qiáng)度信號，再提取并記錄所述電場強(qiáng)度信號的各個(gè)波峰，利用所述各個(gè)波峰，確定所述波峰中相鄰兩波峰間的三次插值函數(shù)；利用所述三次插值函數(shù)，構(gòu)造所述電場強(qiáng)度信號的包絡(luò)線。由于所述包絡(luò)線是由所述電場強(qiáng)度信號的各組相鄰波峰間的三次插值函數(shù)構(gòu)造得到，因而能夠準(zhǔn)確的反映所述電場強(qiáng)度信號的原始波峰值，并對由于人為或環(huán)境因素而導(dǎo)致的信號波動所產(chǎn)生的波谷進(jìn)行可靠的補(bǔ)償，因此以所述包絡(luò)線所反映的電場強(qiáng)度信號值作為判斷是否報(bào)警的信息，能夠有效提高電場檢測及預(yù)警技術(shù)中報(bào)警信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。