Reducción de Ruido para Señales de Fugas en Tuberías de Suministro de Agua Basada en el Algoritmo de la Cometa de Ala...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería
• Procesamiento de Señales
• Inteligencia Artificial

Sus antecedentes:

• Los sistemas de monitorización de tuberías a menudo sufren de falsas alarmas y detecciones omitidas debido al ruido en las señales de onda de presión.
• Las señales de onda de presión negativa recogidas por los sensores son particularmente susceptibles a una interferencia de ruido significativa.
• Los métodos de eliminación de ruido existentes pueden no abordar adecuadamente las complejidades del ruido en estas señales críticas.

Objetivo del estudio:

• Proponer un método novedoso y eficaz de eliminación de ruido para la monitorización de tuberías.
• Mejorar la precisión de la detección de fugas reduciendo el ruido en las señales de presión.
• Mejorar la fiabilidad de los sistemas de monitorización de tuberías minimizando las falsas alarmas y las detecciones omitidas.

Principales métodos:

• Optimización de los parámetros de descomposición modal variacional (VMD) utilizando el algoritmo de la cometa de ala negra (BWK).
• Selección de componentes modales efectivos basada en el análisis de entropía de muestra.
• Aplicación de umbralización de wavelet (WT) para la reducción secundaria de ruido.
• Reconstrucción de la señal para lograr la salida final de eliminación de ruido.

Principales resultados:

• El método propuesto BWK-VMD-WT demostró una reducción de ruido superior en comparación con WT y la descomposición modal empírica (EMD) tradicionales.
• Se logró la mayor relación señal-ruido (SNR) de 14.2280 dB, superando a WT (12.6458 dB) y EMD (5.5292 dB).
• La validación experimental en una plataforma simulada de fugas en tuberías confirmó la efectividad del método en escenarios del mundo real.

Conclusiones:

• El método desarrollado ofrece una solución adaptativa y de alta precisión para la eliminación de ruido de señales de presión en la monitorización de tuberías.
• Esta técnica mejora significativamente la precisión y fiabilidad de la detección de fugas en los sistemas urbanos de suministro de agua.
• El enfoque tiene un valor de aplicación de ingeniería sustancial para mejorar la seguridad y eficiencia de la infraestructura de tuberías.