本发明涉及管道泄漏检测和定位领域，具体涉及一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法。
背景技术：
1、管道运输作为一种高效、安全且对环境影响较小的运输方式，在全球经济和能源战略中扮演着至关重要的角色。随着工业化的推进和全球能源需求的持续上升，特别是在石油、天然气等关键资源的交易与分配领域，管道运输提供了一种不可替代的输送手段。然而随着管道运行时间的增加，管道会受到内部流体的冲击以及外部环境的影响，从而造成管道泄漏。管道泄漏会导致资源浪费、公共安全威胁和经济损失等严重后果。
2、近年来提出了几种管道泄漏检测的方法，虽然已取得较好成效，但也存在一些不足，如基于人工智能的监督学习的方法，需要大量的管道故障数据进行训练，然而在很多行业中，由于管道在损坏后就会更换，因此很难收集到故障数据。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：目前针对管道泄漏检测需要大量的数据对人工智能算法进行训练，耗时久、难以收集到故障数据等问题。
2、本发明的目的在于提供了一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，该方法能够实时监测管道状态，当管道泄漏时可以及时发现并确定泄漏位置，针对现有技术的不足，具备识别准确、无需先验信息、不需要任何关于管道状况的先验知识等优点。
3、本发明采用的技术方案是：
4、一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，包括以下步骤：
5、s1、首先通过采集管道中的声发射ae信号。
6、s2、将所述声发射ae信号进行多尺度变换，所述多尺度表达式如下：
7、
8、式中，为一维时间序列，表示以尺度因子τ缩放的多尺度序列，τ为尺度因子，k为索引变量，n为序列长度，为当前数据段内所有xi的和。
9、s3、在每个尺度上使用mann-whitney检验，并输出统计量，用作管道泄漏状态指标plsi，所述plsi的表达式如下：
10、
11、式中，plsi为管道泄漏状态指标，μi为有限均值，θi为方差，ui由下式计算得到：
12、
13、式中，为上式的秩和，为第i组样本的样本数量。
14、s4、将plsi的变化作为管道泄漏指标计算效应量es，根据es值确定管道是否泄漏，所述es的表达式如下：
15、
16、式中，n为样本数量。
17、s5、若确定管道泄漏，则进行离线检测管道泄漏位置，选择vi-cfar窗口计算短期能量se，识别出声发射事件，同时将所有声发射事件存储在事件库中，所述se表达式如下所示：
18、
19、式中，是长度为m，中心为的窗口函数；l为是音频信号中的样本点的索引；w为窗口重叠因子；为表示声发射信号在样本点l的幅值大小；n为窗口大小。
20、s6、为从事件库中获得合理数量的声发射事件，使用过滤表达式对声发射事件进行过滤得到高能声发射事件，当满足约束条件时，则该高能声发射事件为真实声发射事件，所述过滤表达式如下所示：
21、
22、式中，c12( f )为两次声发射事件之间的交叉谱密度，当c12( f )≥0.8时，保留该声发射事件，即该声发射事件为高能声发射事件，当c12( f )＜0.8时，丢弃该声发射事件；
23、所述步骤s6中所述约束条件包括位置约束条件和时间约束条件；
24、所述位置约束条件的表达式如下：
25、
26、式中，d1和d2是两个传感器的位置，x是高能声发射事件所在位置；
27、所述时间约束条件的表达式如下：
28、
29、式中，d为两个声发射传感器之间的距离，v为声波的传播速度，为到达的时间。
30、s7、通过计算ks密度确定泄漏位置，具体包括以下步骤：
31、（1）将管道长度划分为小段，具体划分表达式如下所示：
32、
33、式中，s为管道的段数，l为管道的总长度，g为预定义的数字；
34、（2）计算管道每一段的ks密度，ks密度越高，管道泄漏的可能性就越大，其计算公式如下所示：
35、
36、式中，为在发声泄露段管道第m个点的ks密度；n为该段的数据点的个数；h为平滑带宽；k为核密度函数；为该段内的任意数据点；ae为声发射信号。
37、本发明的有益效果：
38、本发明提出了一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，无需耗费大量时间对人工智能进行训练，无需事先了解泄漏情况就可以完成对管道泄漏的检测，可以在没有关于管道状况的任何先验信息的情况下进行泄漏检测，简化了管道泄漏检测和定位的难度。
1.一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：步骤s2中所述多尺度变换的表达式如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：步骤s3中所述plsi的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：步骤s4中所述es的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：步骤s5中所述se表达式如下所示；
6.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：步骤s6所述过滤表达式如下所示：
7.根据权利要求6所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：所述步骤s6中所述约束条件包括位置约束条件和时间约束条件；
8.根据权利要求1所述的一种基于多尺度mann-whitney检验的管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：通过计算ks密度确定泄漏位置的具体包括以下步骤：
