基于統(tǒng)計(jì)特征的工程器械聲識(shí)別算法研究.pdf

1、地下管線系統(tǒng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，承載著供水排水、能源輸送、電力供應(yīng)、通信傳輸?shù)雀鞣矫娴娜蝿?wù)，為城市生活秩序提供了基本條件。然而在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，城市的建設(shè)施工活動(dòng)日益增多，施工使用的各類設(shè)備對(duì)地下管線的安全造成了嚴(yán)重的威脅。由于管線埋于地下，且線路分布廣泛，對(duì)于工程器械的外力破壞很難進(jìn)行及時(shí)預(yù)防和保護(hù)，目前急需有效的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
　　經(jīng)過實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常造成地下管線挖斷事故的器械主要有手持電鎬、液壓破碎錘、挖掘機(jī)和切割機(jī)這幾類

2、。本文研究了這幾類破壞性工程器械的工作方式，深入分析了其聲音信號(hào)的特性，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于統(tǒng)計(jì)參數(shù)的特征提取方法，并使用支持向量機(jī)(SVM)和極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)分別作為智能分類器，構(gòu)建了一套工程器械的聲音識(shí)別算法。該算法可用于地下管線監(jiān)控系統(tǒng)，能夠全天候遠(yuǎn)程工作，有效地識(shí)別破壞性施工器械，檢測(cè)到管線被挖斷的潛在威脅，從而提出預(yù)警，識(shí)別算法可以使監(jiān)控系統(tǒng)更加智能化，更有效率地協(xié)助管線維護(hù)單位的工作。本文的主要工作和成果如下：

3、>　　1.采用傳聲器陣列采集工程器械的實(shí)際施工聲音，包括多種聲源距離和多種背景環(huán)境，用于聲音樣本庫的建立和識(shí)別測(cè)試實(shí)驗(yàn)的實(shí)施。
　　2.在特征提取方面，研究了梅爾頻率倒譜系數(shù)(MFCC)和線性預(yù)測(cè)倒譜頻率(LPCC)特征，并針對(duì)其在識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域的局限性，提出了一種統(tǒng)計(jì)特征提取方法。該方法選取并計(jì)算短時(shí)幀的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面描述聲音信號(hào)。通過信號(hào)參數(shù)的變化范圍，設(shè)置了其中相關(guān)的閾值。
　　3.在識(shí)別分類方面，通過對(duì)

4、SVM和ELM算法的研究，采用這兩種學(xué)習(xí)算法作為智能分類器，進(jìn)行樣本特征的訓(xùn)練建模和測(cè)試信號(hào)的識(shí)別分類。
　　4.對(duì)統(tǒng)計(jì)特征的時(shí)域和頻域參數(shù)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了兩者的識(shí)別性能，并分別分析了主要作用。
　　5.對(duì)統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了識(shí)別性能實(shí)驗(yàn)，并使用MFCC和LPCC特征設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)特征在SVM和ELM兩種分類器下，都準(zhǔn)確識(shí)別施工器械，在挖掘機(jī)的識(shí)別方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)；而且使用近距離樣本可以識(shí)別遠(yuǎn)距離的聲音；對(duì)白噪聲干擾