Real-Time Pipeline Leak Detection: A Hybrid Deep Learning Approach Using Acoustic Emission Signals

声发射 管道(软件) 计算机科学 声学 物理 操作系统
作者
Faisal Saleem,Zahoor Ahmad,Jong-Myon Kim
出处
期刊:Applied sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (1): 185-185 被引量:21
标识
DOI:10.3390/app15010185
摘要

This study introduces an advanced deep-learning framework for the real-time detection of pipeline leaks in smart city infrastructure. The methodology transforms acoustic emission (AE) signals from the time domain into scalogram images using continuous wavelet transform (CWT) to enhance leak-related features. A Gaussian filter minimizes background noise and clarifies these features further. The core of the framework combines convolutional neural networks (CNNs) with long short-term memory (LSTM), ensuring a comprehensive examination of both spatial and temporal features of AE signals. A genetic algorithm (GA) optimizes the neural network by isolating the most important features for leak detection. The final classification stage uses a fully connected neural network to categorize pipeline health conditions as either ‘leak’ or ‘non-leak’. Experimental validation on real-world pipeline data demonstrated the framework’s efficacy, achieving accuracy rates of 99.69%. This approach significantly advances smart city capabilities in pipeline monitoring and maintenance, offering a durable and scalable solution for proactive infrastructure management.
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