基于小波分析的管道泄漏檢測(cè)與定位研究_圖文

1、中圖分類(lèi)號(hào)：?jiǎn)挝淮a：學(xué)號(hào)：寸閡石油六學(xué)碩±學(xué)位論文基于小波分析的管道泄漏檢測(cè)與定位研究學(xué)科專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究方向：智能控制技術(shù)作者姓名：王振華指導(dǎo)教師：史永宏副教授二。一二年五月：（）關(guān)于學(xué)位論文的獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，論文中有關(guān)資料和數(shù)據(jù)是實(shí)事求是的。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標(biāo)注和致謝外，本論文不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果，也不包含本人或他人為獲得中國(guó)石油大學(xué)（華東）或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作出了明確的說(shuō)明。若有不實(shí)之處，本人愿

2、意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名：日期：加年月曰學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)本人完全同意中國(guó)石油大學(xué)（華東）有權(quán)使用本學(xué)位論文（包括但不限于其印刷版和電子版），使用方式包括但不限于：保留學(xué)位論文，按規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門(mén)（機(jī)構(gòu)）送交學(xué)位論文，以學(xué)術(shù)交流為目的贈(zèng)送和交換學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱、借閱和復(fù)印，將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存學(xué)位論文。保密學(xué)位論文在解密后的使用授權(quán)同上。學(xué)位論文作者簽名：圣亟璽指導(dǎo)教師簽名：蜜缸勉日期：加年月日日期：加坪月日摘要近年來(lái)，隨著管道運(yùn)輸?shù)拇罅繎?yīng)用，管線使用時(shí)間的增長(zhǎng)，再加上施工過(guò)程中存在的缺陷、環(huán)境的腐蝕以及人

3、為破壞，各種管道事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的潛在威脅。為了及時(shí)地檢測(cè)到泄漏的發(fā)生，較為精確地定位泄漏點(diǎn)，及時(shí)通知工作人員采取相應(yīng)的措施，從而減少物質(zhì)資源的損失和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，就需要在技術(shù)上給予充分的支持。為此，本文提出基于小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)與定位方法。本文首先研究了負(fù)壓力波泄漏檢測(cè)與定位法的基本原理，分析了影響此方法定位精度的兩個(gè)關(guān)鍵因素：負(fù)壓力波在輸油管道中的傳播速度和負(fù)壓力波的突變點(diǎn)時(shí)刻。分析影響負(fù)壓力波波速的因素，改進(jìn)了波速公式，得到了一個(gè)新的定位公式，并對(duì)影響時(shí)間差的兩個(gè)因素進(jìn)行了分析。其次對(duì)小波分析及其奇異性理論進(jìn)行了分析研究，探討了小波變換的模極大值與

4、信號(hào)奇異性關(guān)系，然后分析諧波小波的特點(diǎn)，針對(duì)其時(shí)域衰減慢的不足進(jìn)行了改進(jìn)，并給出了改進(jìn)的諧波小波進(jìn)行泄漏壓力信號(hào)分析的方法。通過(guò)利用改進(jìn)的諧波小波在管道泄漏實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行泄漏檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了改進(jìn)的諧波小波在時(shí)域的定位能力得到了提高。而后本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助檢測(cè)以減少泄漏的漏報(bào)和誤報(bào)。簡(jiǎn)要介紹人工神經(jīng)元模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)，簡(jiǎn)述了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)過(guò)程，確定本文所用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、各層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)和激活函數(shù)，然后對(duì)普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析。針對(duì)于其易陷于局部最小點(diǎn)的局限，本文提出了基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并與普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能的比較。比較結(jié)果顯示基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度和輸出

5、精度都得到了提高。最后基于和設(shè)計(jì)了一個(gè)基于改進(jìn)的諧波小波和改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)與定位的仿真系統(tǒng)，針對(duì)采集到的壓力信號(hào)的存儲(chǔ)提出了一種通用、低復(fù)雜度的無(wú)損壓縮算法，并利用仿真系統(tǒng)對(duì)管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)和定位，確定了仿真系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確度。關(guān)鍵詞：管道泄漏檢測(cè)與定位，負(fù)壓力波，諧波小波，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，蟻群算法（），。，：，麗：，目錄第一章緒論一課題的背景和意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基于硬件的方法基于軟件的方法課題的研究?jī)?nèi)容論文的組織安排第二章負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位基本原理負(fù)壓力波泄漏檢測(cè)與定位法的關(guān)鍵問(wèn)題負(fù)壓力波法的改進(jìn)負(fù)壓力波波速的改進(jìn)時(shí)間差對(duì)定位的影響本章小結(jié)第三章改進(jìn)的諧波小波弓言小波分析簡(jiǎn)介連續(xù)小波變

6、換離散小波變換小波奇異性理論小波變換的模極大值與信號(hào)奇異性關(guān)系諧波小波諧波小波簡(jiǎn)介諧波小波的正交特性改進(jìn)的諧波小波變換。改進(jìn)的諧波小波特性分析泄漏信號(hào)突變點(diǎn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)本章小結(jié)第四章改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論人工神經(jīng)元模型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入向量和各層神經(jīng)元數(shù)的確定激活函數(shù)的選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的參數(shù)設(shè)置基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢漏工作流程性能比較本章小結(jié)第五章仿真系統(tǒng)與仿真實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)檢測(cè)定位模塊信號(hào)顯示模塊信號(hào)存取模塊輔助檢測(cè)模塊仿真實(shí)驗(yàn)本章小結(jié)總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)。攻讀碩士學(xué)位期間

7、取得的學(xué)術(shù)成果【謝管道運(yùn)輸是一種經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式，在輸送液體、氣體等物資方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。它具有以下個(gè)特點(diǎn)：第一，方便快捷，效率高，貨運(yùn)量大，有利于控制和管理；第二，建造的費(fèi)用較低；第三，在運(yùn)輸過(guò)程中是完全封閉的，各種消耗相比較低；第四，建設(shè)過(guò)程中可以適應(yīng)各種地勢(shì)，并可以適應(yīng)各種惡劣氣候和環(huán)境。由于其相比較于其他運(yùn)輸方式的優(yōu)勢(shì)，管道運(yùn)輸己成為繼公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水運(yùn)和航運(yùn)之后的第五大運(yùn)輸方式。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，管道運(yùn)輸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演著重要的角色，尤其是在石油、天然氣的運(yùn)輸以及市政給排水、供熱和供氣等方面。隨著管道運(yùn)輸?shù)拇罅繎?yīng)用，管線使用時(shí)間的增長(zhǎng)，再加上施工過(guò)程中存在的缺陷、環(huán)境的

8、腐蝕以及人為破壞，各種管道事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的潛在威脅。管道在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中不免會(huì)存在差異，而且所處的環(huán)境和對(duì)其相應(yīng)的維護(hù)和管理也存在著不同，這就使得不同管線具有各自獨(dú)特的失效率曲線，但其變化的大概趨勢(shì)是類(lèi)似的，管道必然會(huì)老化，最終無(wú)法再繼續(xù)使用。以上原因?qū)е碌墓艿朗鹿矢怕蕰?huì)大大增加，產(chǎn)生的泄漏會(huì)時(shí)有發(fā)生。每個(gè)國(guó)家都會(huì)面對(duì)此急需解決的問(wèn)題，而且此問(wèn)題會(huì)逐漸地趨于嚴(yán)重。一方面，管道運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)一般具有一定的危險(xiǎn)性，且一旦發(fā)生泄漏就會(huì)污染管道沿線的環(huán)境，并造成所運(yùn)物資的損失，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的財(cái)產(chǎn)損失以及環(huán)境處理過(guò)程的花銷(xiāo)；另一方面，長(zhǎng)距離輸油管道一般跨越的距離有幾百千米，中間會(huì)

9、穿過(guò)環(huán)境相當(dāng)惡劣的地區(qū)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏和確定泄漏發(fā)生的位置，那么就有可能造成無(wú)法估量的后果。為了使管線的運(yùn)行安全，尤其是那些建設(shè)在惡劣環(huán)境下的油氣管道，利用傳統(tǒng)就地泄漏檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)泄漏不會(huì)產(chǎn)生有效的效果，需要使用先進(jìn)的控制和信號(hào)分析技術(shù)來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)泄漏的檢測(cè)和定位，并建立相應(yīng)的系統(tǒng)。輸油管道檢漏系統(tǒng)可以及時(shí)地檢測(cè)到管道泄漏的發(fā)生，較為精確地定位泄漏點(diǎn)，及時(shí)通知工作人員采取相應(yīng)的措施，以使泄漏產(chǎn)生的損失和污染達(dá)到最小，從而減少人工檢測(cè)所產(chǎn)生的各種費(fèi)用。這樣就可以增強(qiáng)管道的監(jiān)測(cè)和管理，減少物資損失及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道運(yùn)行的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和管理。目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，管道因其經(jīng)濟(jì)性而獲

10、得大量使用，對(duì)管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的需求就會(huì)日益地增強(qiáng)，因而根據(jù)我國(guó)不同地方管道的現(xiàn)狀，運(yùn)用先進(jìn)的控制和分析技術(shù)，研發(fā)具有針對(duì)性的泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展、提第一章緒論高安全水平和增加生產(chǎn)效率將具有重要意義。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀根據(jù)檢測(cè)過(guò)程中所采用的技術(shù)，本文將目前的管道泄漏檢測(cè)方法分為基于硬件的方法和基于軟件的方法兩類(lèi)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹?；谟布姆椒ɑ谟布姆椒ㄖ饕菍⒏鞣N硬件裝置安裝在管道上，并利用這些裝置進(jìn)行管道泄漏的檢測(cè)與定位。通常的實(shí)現(xiàn)方法有人工巡視或者利用各種根據(jù)物理和化學(xué)原理實(shí)現(xiàn)的設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)管道周?chē)膶?shí)時(shí)狀況，通過(guò)相應(yīng)的分析來(lái)判斷管道是否泄漏?？蓪⑵浞譃橐韵路N：

11、人工巡視法、示蹤劑檢測(cè)法、空氣采樣法、光學(xué)和熱學(xué)檢測(cè)法、聲學(xué)檢測(cè)法陽(yáng)。伽和泄漏檢測(cè)電纜法¨。早期一般通過(guò)人工對(duì)管道進(jìn)行分段巡視的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)管道泄露的檢測(cè)。對(duì)于無(wú)色無(wú)味的天然氣來(lái)說(shuō)，需要在運(yùn)輸之前添加一定量的臭味劑，使得泄漏盡快地被檢測(cè)到。一般選用硫化物作為臭味劑，其中使用最廣泛的臭味劑是四氫噻吩（）。但是此方法的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：速度相當(dāng)慢，檢測(cè)沒(méi)有連續(xù)性，主要依靠檢測(cè)者所積累的經(jīng)驗(yàn)。目前其他較為先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)取代了此種方法。示蹤劑檢測(cè)法就是將一定量的示蹤劑加入管道中傳輸?shù)囊后w中，當(dāng)液體從管道中泄漏出來(lái)時(shí)，液體中的示蹤劑就會(huì)揮發(fā)，并擴(kuò)散到鄰近的土壤中，通過(guò)檢測(cè)是否存在著示蹤劑來(lái)確定

12、管道是否泄漏。但此方法在檢測(cè)環(huán)境變化的過(guò)程中會(huì)消耗大量的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)泄漏的速度較慢，并且對(duì)泄漏點(diǎn)不能精確定位?？諝獠蓸臃ň褪菍?duì)管道周?chē)目諝膺M(jìn)行采樣，并利用相應(yīng)的儀器對(duì)其進(jìn)行分析，如果在空氣中泄漏氣體的濃度超出設(shè)定的濃度值時(shí)，就說(shuō)明發(fā)生了泄漏，同時(shí)報(bào)警。可燃?xì)怏w檢測(cè)器和氫火焰電離檢測(cè)器是檢測(cè)過(guò)程中一般所選用的儀器。氣體監(jiān)測(cè)器是一類(lèi)檢測(cè)所泄漏氣體濃度的儀器儀表工具，它在檢測(cè)過(guò)程中通過(guò)催化氧化作用產(chǎn)生電壓信號(hào)，此電壓與空氣中的可燃?xì)怏w濃度成一定的比例，當(dāng)電壓信號(hào)超過(guò)預(yù)先設(shè)置的限定值時(shí)，就產(chǎn)生泄漏報(bào)警信號(hào)。管道中傳輸?shù)囊后w溫度一般明顯不同于周?chē)沫h(huán)境溫度，所以泄漏的檢測(cè)可以通過(guò)對(duì)管道周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)

13、測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方法對(duì)管道的監(jiān)測(cè)一般需要裝備紅外成像儀。它可以將物質(zhì)發(fā)射出來(lái)的紅外能量轉(zhuǎn)化為熱圖像，通過(guò)分析熱圖像得出溫度的分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏的檢測(cè)憫嘲。一般情況下，如果管道內(nèi)傳輸?shù)奈镔|(zhì)泄漏到鄰近的區(qū)域，中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文泄漏的物質(zhì)必然會(huì)引起鄰近環(huán)境溫度的變化。此方法一般要先對(duì)管道正常運(yùn)行時(shí)周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行記錄，并生成相應(yīng)的熱圖譜，在檢測(cè)時(shí)利用在高空中運(yùn)行的衛(wèi)星或飛機(jī)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，如若發(fā)現(xiàn)溫度產(chǎn)生了變化，就說(shuō)明管道在某處發(fā)生了泄漏。管道的埋設(shè)深度會(huì)對(duì)此方法的有效性產(chǎn)生影響，管道中溫度和環(huán)境溫度差值越大，檢測(cè)的效果就越好，效果最好是檢測(cè)冬季的供熱管道。聲學(xué)檢測(cè)法根據(jù)以下原

14、理來(lái)實(shí)現(xiàn)：當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，流體在泄漏點(diǎn)處會(huì)于管道摩擦產(chǎn)生超聲波，此超聲波以聲音的傳播速度向管道兩端傳播，安裝在管道兩端的聲學(xué)傳感器會(huì)監(jiān)測(cè)到聲波，通過(guò)分析獲得聲波的最強(qiáng)點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的處理即可獲得泄漏點(diǎn)的位置。文獻(xiàn)提出通過(guò)在管道上安裝的多個(gè)聲學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)泄漏產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，并通過(guò)最小二乘算法進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，從而確定泄漏點(diǎn)位置，獲得了相對(duì)較好的效果們。泄漏檢測(cè)電纜是一種特殊的電纜，它可以與管道傳輸?shù)慕橘|(zhì)產(chǎn)生物理或者化學(xué)作用，同時(shí)它會(huì)產(chǎn)生某種電信號(hào)或者光信號(hào)。可以沿管線安裝此類(lèi)電纜，如果發(fā)生泄漏，管道兩端的相應(yīng)分析儀器就可以確定是否產(chǎn)生了泄漏¨。目前存在兩種利用電纜進(jìn)行檢漏的方法：第一種是電

15、纜接觸泄漏介質(zhì)會(huì)短路；第二種是電纜與泄漏介質(zhì)反應(yīng)使電纜的特征阻抗產(chǎn)生變化?；谲浖姆椒ü艿涝诎l(fā)生泄漏時(shí)本身的各種參數(shù)（壓力、摩阻、流量、流速等）會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，基于軟件的方法就是利用先進(jìn)的控制和信號(hào)分析技術(shù)對(duì)以上各種參數(shù)的變化進(jìn)行處理與相應(yīng)的運(yùn)算，從而確定泄漏點(diǎn)位置，同時(shí)通過(guò)補(bǔ)償管道非線性和隨機(jī)性等因素所導(dǎo)致的誤差來(lái)提高泄漏檢測(cè)的靈敏度和定位精度。近幾年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，管道上普遍使用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，管道泄漏與定位方法越來(lái)越趨于以軟件為主、軟硬結(jié)合的方法，使原來(lái)的方法得到相應(yīng)的補(bǔ)充?；谟布姆椒ǘ疾荒苓B續(xù)運(yùn)行，實(shí)時(shí)性差，實(shí)現(xiàn)所需費(fèi)用很高，而基于軟件的方法可以連續(xù)的運(yùn)行，實(shí)時(shí)性

16、相對(duì)高，能夠適應(yīng)各種環(huán)境，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，目前使用的較為廣泛。目前，基于軟件的方法一般采用在管道兩端安裝若干傳感器采集管道的各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)分析這些數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)泄漏的檢測(cè)與定位。該方法又可以分為以下三種：基于數(shù)學(xué)模型的方法、基于信號(hào)處理的方法和基于知識(shí)的方法。（）基于數(shù)學(xué)模型的方法在模型法中，首先要對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)的建模，運(yùn)用模型對(duì)采集的管道各種參數(shù)進(jìn)行分析，然后利用相應(yīng)的算法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)管道泄漏的檢測(cè)。此方法又第一章緒論可以分為以下幾種：狀態(tài)估計(jì)法鍆、系統(tǒng)辨識(shí)法鍆、實(shí)時(shí)模型法礎(chǔ)及瞬變流檢測(cè)法。狀態(tài)估計(jì)法先對(duì)管道進(jìn)行監(jiān)控，獲得其中流體狀態(tài)信息，然后對(duì)狀態(tài)進(jìn)行建模，得出一個(gè)具有分布

17、式參數(shù)的非線性模型，接著一般利用特征線法或者差分法對(duì)模型進(jìn)行線性處理，最后利用狀態(tài)估計(jì)器對(duì)模型進(jìn)行狀態(tài)的分析。文獻(xiàn)針對(duì)于管道所處狀態(tài)參數(shù)隨著時(shí)間會(huì)產(chǎn)生變化的問(wèn)題，提出了一種新的觀測(cè)器，其是非線性和自適應(yīng)的，可以在線實(shí)時(shí)對(duì)管道的摩阻進(jìn)行辨識(shí)，能夠?qū)π孤┊a(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行有效地控制羽。文獻(xiàn)】設(shè)計(jì)了一種基于具有二次非線性項(xiàng)的非線性模型的觀測(cè)器用于故障檢測(cè)，其輸入輸出或者隨機(jī)的干擾都不能影響它的誤差動(dòng)態(tài)特性，并且對(duì)未知輸入是魯棒的羽。文獻(xiàn)對(duì)管道建立非線性的模型，擴(kuò)展了原來(lái)用于多點(diǎn)泄漏檢測(cè)的線性模型，其殘差的問(wèn)題可以通過(guò)兩個(gè)部分來(lái)解決：第一，生成一個(gè)非線性的子系統(tǒng)，使其僅對(duì)一個(gè)泄漏解耦合，而對(duì)剩余的泄漏

18、不解耦合，子系統(tǒng)都要滿足三角形特征；第二，根據(jù)殘差對(duì)泄漏集敏感的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一組具有非線性特征的觀測(cè)器釘。系統(tǒng)辨識(shí)法首先從管道上提取相關(guān)信息，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)與管道實(shí)時(shí)的參數(shù)值對(duì)比來(lái)判斷管道是否泄漏。相比較于狀態(tài)估計(jì)法，它具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，判斷的更加準(zhǔn)確。此種方法經(jīng)常被工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用所采用。文獻(xiàn)在利用線性模型建立管道的模型過(guò)程中添加符合一定條件的非線性項(xiàng)，在泄漏檢測(cè)和定位過(guò)程中其原理與觀測(cè)器法大致相同。實(shí)時(shí)模型法根據(jù)物質(zhì)守恒、能量平衡等與管道運(yùn)行相關(guān)的方程建立一個(gè)管道的實(shí)時(shí)模型，利用此模型同步模擬管道實(shí)際運(yùn)行狀況，定時(shí)采集管道的壓力、溫度等參數(shù)，同時(shí)模型也必然有一組模擬的參數(shù)值，將模

19、擬值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，如果兩組參數(shù)之間的差值不在設(shè)置的變化范圍內(nèi)，就對(duì)泄漏進(jìn)行報(bào)警。為了采集管道參數(shù)，此方法必然要在管道上安裝相應(yīng)的傳感器，而為了檢測(cè)的準(zhǔn)確度更高就要在管道上安裝盡可能多精度高的設(shè)備和建立更加相近的模型。此方法檢測(cè)更為敏感，而且連續(xù)性更好。文獻(xiàn)】首先分析熱量沿輸油管道散發(fā)的規(guī)律，鑒于溫度會(huì)影響石油的粘度、密度等物性特征，再加上與管壁摩擦產(chǎn)生的熱量對(duì)溫度降低規(guī)律的影響，分別設(shè)計(jì)了管道的熱力和水力模型，并在泄漏定位過(guò)程中使用三維曲線，并根據(jù)其缺陷進(jìn)行改進(jìn)。管道發(fā)生泄漏時(shí)，液體的狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，會(huì)有瞬態(tài)的流動(dòng)，因而會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)壓力波。瞬變流檢測(cè)法利用管道的瞬態(tài)流量、瞬態(tài)溫度和瞬態(tài)

20、壓力等參數(shù)建立實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)模擬模型，并實(shí)時(shí)進(jìn)行計(jì)算，再與實(shí)際的管道參數(shù)測(cè)量值相比較，通過(guò)兩個(gè)值之間的差值來(lái)判斷管道的運(yùn)行狀況。此方法可準(zhǔn)確地檢測(cè)到大流量的泄漏，但不能靈敏地檢測(cè)中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文，流量的泄漏。文獻(xiàn)研究了非恒定摩阻對(duì)水力瞬變的影響，考慮管道有、無(wú)泄漏時(shí)任意位置的壓力頻域特征，并分別建立以上兩種情況的水力瞬變頻域數(shù)學(xué)模型，用拉氏頻域變換處理邊界條件和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出基于以上模型的泄漏檢測(cè)反問(wèn)題分析方法，將目標(biāo)函數(shù)用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行泄漏各個(gè)參數(shù)的辨識(shí)工作。文獻(xiàn)分析管道泄漏對(duì)瞬變壓力波衰減的影響，建立包含非恒定摩阻和泄漏參數(shù)的適合調(diào)水工程管道系統(tǒng)特點(diǎn)的管道泄漏檢測(cè)時(shí)域數(shù)學(xué)

21、模型，給出矩形特征線網(wǎng)格，并給出相應(yīng)的求解方法，分析瞬變水擊波波形由于不同泄漏的參數(shù)而產(chǎn)生的變化，并結(jié)合遺傳算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏參數(shù)的辨識(shí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化，彌補(bǔ)可能出現(xiàn)的局部最小問(wèn)題。（）基于信號(hào)處理的方法在泄漏檢測(cè)和定位中，此方法首先從管道上采集聲波、壓力等數(shù)據(jù)，然后利用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)管道泄漏的檢測(cè)和定位，包括聲學(xué)方法鍆啪、壓力分析法瞳。踟和流量守衡法等。管道發(fā)生泄漏時(shí)，流體在泄漏點(diǎn)向外噴射形成連續(xù)的聲波信號(hào)，同時(shí)向管道的兩端傳播。此信號(hào)是隨機(jī)變化的，其中包含著關(guān)于泄漏點(diǎn)位置和大小的信息。利用管道上安裝的聲檢測(cè)儀器監(jiān)測(cè)聲波信號(hào)，然后利用信號(hào)處理技術(shù)分析采集到的信號(hào)

22、，從而獲得泄漏點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)泄漏的定位。對(duì)于那些長(zhǎng)度很長(zhǎng)的管道，要實(shí)現(xiàn)對(duì)其泄漏的檢測(cè)就必須在沿途安裝大量聲音傳感器。該方法對(duì)泄漏的判斷更為準(zhǔn)確，確定的泄漏點(diǎn)位置更為精確，但在許多場(chǎng)合并不適合安裝大量傳感器，使其應(yīng)用受到了限制。文獻(xiàn)運(yùn)用短時(shí)傅里葉變換分析管道上下游采集的聲波信號(hào)，分析是否存在反映泄漏狀態(tài)的信息，如果存在則報(bào)警，然后將上下游檢測(cè)到泄漏信號(hào)的時(shí)間差和聲波的傳播速度代入相應(yīng)公式，計(jì)算得到上游采集點(diǎn)與泄漏點(diǎn)之間的距離。文獻(xiàn)】利用小波變換來(lái)對(duì)泄漏的聲波信號(hào)進(jìn)行分解，對(duì)各級(jí)子信號(hào)的能量進(jìn)行計(jì)算，分析子信號(hào)的能量比，確定可以反映泄漏的子信號(hào)，并將子信號(hào)的特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸

23、出判斷管道是否泄漏，并通過(guò)相應(yīng)的處理得到泄漏的位置?；趬毫c(diǎn)的方法可以分為基于負(fù)壓力波的方法晗¨和壓力梯度法等。在基于負(fù)壓力波的方法檢測(cè)過(guò)程中可以采用小波變換、時(shí)間序列分析和相關(guān)分析等技術(shù)。小波變換將信號(hào)進(jìn)行分解處理，由于噪聲和有用信號(hào)分布在不同的頻域上，這樣就可以將它們分離，將噪聲所在頻帶置零處理，然后利用小波重構(gòu)算法可以重新構(gòu)造濾波后的信號(hào)心別。所以可以利用小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，如果獲得負(fù)壓力波的下降沿，則說(shuō)明發(fā)生了泄漏，計(jì)算出管道兩端下降沿時(shí)刻之差，再將時(shí)間差和負(fù)壓力波的傳播速度代入相應(yīng)公式，就可以求得泄漏點(diǎn)與首端或末端的距離。該方法也有它本身的局限性：其可以檢測(cè)到的泄漏必

24、須是快速和突發(fā)的；噪聲容易干擾其檢測(cè)過(guò)程，使其產(chǎn)生錯(cuò)報(bào)和誤報(bào)。文獻(xiàn)通過(guò)小波變換對(duì)管道泄漏信號(hào)進(jìn)行濾波，接著對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)是否存在負(fù)壓力波下降沿來(lái)確定是否存在泄漏，然后計(jì)算得到負(fù)壓力波到達(dá)管道兩端的時(shí)間差，結(jié)合負(fù)壓力波的波速即可對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。文獻(xiàn)首先介紹了諧波小波變換的基本原理及其分析過(guò)程采用的快速算法，然后利用諧波小波對(duì)泄漏信號(hào)進(jìn)行分析，獲得關(guān)于此信號(hào)的時(shí)頻圖、時(shí)頻等高線圖以及時(shí)頻剖面圖，分析得到反映泄漏的特征，并提取壓力信號(hào)的拐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油管道中小泄漏的檢測(cè)。時(shí)間序列分析法實(shí)時(shí)采集壓力信號(hào)，組成時(shí)間序列，通過(guò)分析這個(gè)序列可以實(shí)現(xiàn)泄漏的檢測(cè)。文獻(xiàn)首先對(duì)壓力信號(hào)的時(shí)間序列進(jìn)行重構(gòu)，

25、確定序列的嵌入維和嵌入延遲，選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)維數(shù)，先對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線的訓(xùn)練，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行初始設(shè)置，然后進(jìn)行在線訓(xùn)練，實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，并獲得對(duì)信號(hào)檢測(cè)的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏的檢測(cè)。在相關(guān)分析法中，首先要采集泄漏點(diǎn)上下游的壓力信號(hào)，然后利用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)其相關(guān)函數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算，如果計(jì)算所得值小于預(yù)先設(shè)定的值，則說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生泄漏；如果所得值是一個(gè)極大值，且其大于預(yù)先設(shè)定的取值界限，則說(shuō)明發(fā)生了泄漏，然后通過(guò)確定相關(guān)函數(shù)的峰值就可以計(jì)算出泄漏點(diǎn)的位置。此方法檢測(cè)靈敏，定位準(zhǔn)確，只需要對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)，而不需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模擬模型，大大減少了計(jì)算量。它可以較為有效地檢測(cè)具有

26、突發(fā)特性的泄漏，但很難實(shí)現(xiàn)對(duì)量小、緩慢、壓降不明顯的泄漏的有效檢測(cè)。文獻(xiàn)利用管道上下游采集的壓力信號(hào)的相關(guān)函數(shù)根據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行對(duì)管道泄漏的檢測(cè)：實(shí)時(shí)對(duì)相關(guān)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，如果大于設(shè)定的閾值則說(shuō)明管道中存在泄漏。接著就是根據(jù)相關(guān)函數(shù)的峰值來(lái)確定上下游檢測(cè)到泄漏的時(shí)間差，再將管線長(zhǎng)度和壓力波傳播的速度代入相應(yīng)公式即可得到泄漏點(diǎn)的位置。壓力梯度法是基于以下原理來(lái)對(duì)泄漏進(jìn)行檢測(cè)與定位的：管道中壓力的變化是線性的。管道泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)前后的情形截然相反：前面的流量增大，壓力降變陡，而后面的流量減小，壓力降變平。這樣，管道中的壓力梯度就變成了折線，而折線的交點(diǎn)就代表著泄漏點(diǎn)的位置。如果泄漏點(diǎn)上下游的壓力梯度具

27、有相同的邊界條件，進(jìn)行計(jì)算之后就可以得到泄漏的位置。在實(shí)際操作中，管道具有非線性的壓力梯度，同時(shí)工況變化也會(huì)對(duì)壓力分布變化產(chǎn)生影響，所以壓力梯度法不能精確地求得泄漏點(diǎn)的位置，而且定位的精確度還會(huì)受儀器誤差的干擾。為解決以上問(wèn)題，文獻(xiàn)】在管道兩端增加壓力測(cè)量中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文點(diǎn)，并運(yùn)用曲線擬合對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏點(diǎn)的檢測(cè)與定位。文獻(xiàn)利用管道兩端的壓力梯度來(lái)構(gòu)造相應(yīng)的時(shí)間序列，使序列的統(tǒng)計(jì)特性對(duì)泄漏量敏感，基于信息測(cè)度分析這個(gè)序列，檢測(cè)管道是否泄漏。流量平衡法首先測(cè)量管道出入口的流量，然后比較兩處的流量是否相等，若相等，表示沒(méi)有泄漏，相反則有泄漏。由于管道中流體的溫度、密

28、度、壓力等性質(zhì)影響實(shí)際采集的流量精度，流體的任一變化都極有可能干擾流量平衡法的準(zhǔn)確度，極易產(chǎn)生誤報(bào)，有時(shí)很難及時(shí)地發(fā)現(xiàn)泄漏，一般作為其他檢測(cè)方法的輔助部分。（）基于知識(shí)的方法基于知識(shí)的方法根據(jù)處理數(shù)據(jù)所采用的技術(shù)可以分為統(tǒng)計(jì)學(xué)法、模式識(shí)別法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。統(tǒng)計(jì)決策法實(shí)時(shí)計(jì)算管道出入口流量和壓力之間的關(guān)系，并分析關(guān)系的變化規(guī)律，根據(jù)變化規(guī)律確定是否泄漏：如果它們之間的關(guān)系沒(méi)有變化，表明沒(méi)有泄漏；如果它們之間的關(guān)系發(fā)生了變化，則表示管道泄漏了。這種變化可以通過(guò)序列概率比和模式識(shí)別來(lái)檢測(cè)。此方法的關(guān)鍵在于設(shè)置合理的門(mén)限值，門(mén)限值的設(shè)定關(guān)系到檢測(cè)的靈敏性和準(zhǔn)確性。此方法的適用面非常廣泛，一般不受環(huán)境的

29、影響，可以較為靈敏地檢測(cè)到泄漏，更加準(zhǔn)確地定位泄漏點(diǎn)。文獻(xiàn)】實(shí)時(shí)采集管道的流量和壓力信號(hào)，利用基于順序概率測(cè)試的假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)決策方法，計(jì)算得出存在泄漏的置信概率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏的檢測(cè)?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法通過(guò)泄漏和未泄漏數(shù)據(jù)的訓(xùn)練后，通過(guò)輸入實(shí)時(shí)的管道參數(shù)，獲得實(shí)際的輸出，與標(biāo)準(zhǔn)輸出相比較，確定管道是否泄漏。文獻(xiàn)】提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入由兩部分組成：管道兩端采集的流量之差和管道沿線所有站點(diǎn)間壓力差的均值，網(wǎng)絡(luò)的輸出是管道運(yùn)行狀況的置信度，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的過(guò)程中不僅要使用管道運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而且還要使用專(zhuān)家先驗(yàn)知識(shí)，而后對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，建立了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的

30、管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，從而利用此系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)采集的管道運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏的檢測(cè)。模式識(shí)別法根據(jù)泄漏產(chǎn)生的壓力、流量等特征與工況所產(chǎn)生的特征具有比較大的差異，通過(guò)采集管道的壓力、流量等信息，根據(jù)不同的狀態(tài)進(jìn)行特征提取，然后對(duì)采集的特征進(jìn)行模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)泄漏的檢測(cè)。此方法可以較為準(zhǔn)確地檢測(cè)泄漏，減少誤報(bào)和漏報(bào)。文獻(xiàn)提出了一種基于小波包和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)方法，首先利用小波包對(duì)采集的聲波信號(hào)進(jìn)行分解，在小波包的每個(gè)頻帶中重構(gòu)其分解系數(shù)，將時(shí)域分析所得的方差、峭度和能量作為輸入，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)泄漏聲波特征進(jìn)行分析，以區(qū)分產(chǎn)生聲波信號(hào)的原因。課題的研究?jī)?nèi)容本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括以個(gè)部分：（）

31、分析影響泄漏檢測(cè)和定位精度的因素，選取相應(yīng)的措施減弱這些因素對(duì)精度的影響，提高檢測(cè)和定位精度。（）利用小波變換檢測(cè)信號(hào)突變的優(yōu)越能力以及對(duì)噪聲信號(hào)不敏感的特性，將壓力信號(hào)的突降準(zhǔn)確提取，從而捕捉泄漏信號(hào)，對(duì)泄漏點(diǎn)定位，克服由于噪聲存在而給定位帶來(lái)的誤差。（）分析總結(jié)管道運(yùn)行工況壓力、流量等的變化規(guī)律，提取無(wú)泄漏情況下管道的狀態(tài)信息和泄漏條件下的狀態(tài)信息，并利用這些樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷是否泄漏，減少由于工況干擾而產(chǎn)生的誤報(bào)和漏報(bào)，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。（）分析現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)壓縮算法，根據(jù)管道泄漏的信號(hào)特征和數(shù)據(jù)采集單元處理能力，設(shè)計(jì)一種在數(shù)據(jù)采

32、集過(guò)程中對(duì)采集樣本進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)的低復(fù)雜度數(shù)據(jù)壓縮算法。論文的組織安排第一章緒論部分，主要介紹課題研究背景意義、課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及本課題的主要研究?jī)?nèi)容和工作，并簡(jiǎn)要說(shuō)明本文的章節(jié)安排。第二章，本章分析了基于負(fù)壓力波的泄漏檢測(cè)與定位法具體過(guò)程，對(duì)影響此方法定位精度的兩個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行研究。在分析影響負(fù)壓力波波速的因素的基礎(chǔ)上，對(duì)波速公式和泄漏點(diǎn)定位公式進(jìn)行了改進(jìn)。對(duì)影響時(shí)間差計(jì)算的兩個(gè)因素進(jìn)行分析，確定了這兩個(gè)因素產(chǎn)生的定位誤差。第三章，本章簡(jiǎn)述小波變換的基本理論，分析小波奇異性理論，對(duì)小波變換的模極大值與信號(hào)奇異性關(guān)系進(jìn)行探討。簡(jiǎn)要介紹諧波小波的基本理論，研究了其正交特性，針對(duì)其在時(shí)域衰減

33、慢的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，并給出了運(yùn)用改進(jìn)的諧波小波進(jìn)行泄漏壓力信號(hào)分析的方法。實(shí)驗(yàn)分析改進(jìn)諧波小波的特性，并用此小波對(duì)在管道泄漏實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上采集的泄漏壓力信號(hào)進(jìn)行分析，驗(yàn)證了改進(jìn)的諧波小波在時(shí)域的定位能力得到了提高。第四章，本章簡(jiǎn)要介紹人工神經(jīng)元模型的結(jié)構(gòu)，并基于神經(jīng)元連接方式對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)，簡(jiǎn)述了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)過(guò)程，根據(jù)本文要求確定本文所用神中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、各層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)、激活函數(shù)及權(quán)值修正算法，然后對(duì)普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析。本文利用蟻群算法來(lái)解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)易陷于局部極小點(diǎn)的缺陷，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行性能分析，驗(yàn)證了基于蟻群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能得到了提高

34、。第五章，結(jié)合和，本章設(shè)計(jì)了一個(gè)基于改進(jìn)的諧波小波和改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)與定位的仿真系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)了一個(gè)通用、低復(fù)雜度的無(wú)損壓縮算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力信號(hào)的實(shí)時(shí)壓縮存儲(chǔ)。另外，在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行泄漏定位實(shí)驗(yàn)，分析改進(jìn)諧波小波定位的準(zhǔn)確度。最后對(duì)課題研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)述，描述了進(jìn)一步的工作。第二章負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位第二章負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位基本原理輸油管道在受到外界作用力、人為的破壞或自然腐蝕產(chǎn)生泄漏點(diǎn)時(shí)，由于輸油管道內(nèi)的流體本身的壓力很高，而輸油管道外的壓力值為大氣壓，在泄漏點(diǎn)處的流體在管道內(nèi)外的壓力差的作用下快速流失，使得泄漏點(diǎn)處的流體密度會(huì)因此減小

35、，這就可以根據(jù)物理原理推知此處的壓力會(huì)降低。由于輸油管道的流體具有連續(xù)性，流體的泄漏暫時(shí)不會(huì)改變流體的傳輸速度，那么泄漏點(diǎn)與其相鄰近的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生壓力差。上下游的流體會(huì)因此壓力差流向泄漏點(diǎn)，這就使得相鄰區(qū)域的密度變小、壓力降低，這種壓力降低現(xiàn)象會(huì)沿著管線向上下游傳播。以上就是負(fù)壓力波的形成與傳播過(guò)程。它的傳播過(guò)程與在介質(zhì)中聲波的傳播過(guò)程類(lèi)似，其傳播速度是在輸油管道流體中聲波的傳播速度，大概在與之間。輸油管道發(fā)生泄漏時(shí)，管道中會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓力波，該負(fù)壓力波以一定的傳播速度沿著管道向上下游傳播。在上下游安裝的壓力傳感器會(huì)捕獲到包含泄漏信息的負(fù)壓力波，這樣就獲取兩個(gè)負(fù)壓力波從泄漏點(diǎn)傳播到壓力傳感器的時(shí)間，

36、這兩個(gè)時(shí)間相減得到時(shí)間差。根據(jù)上下游的壓力傳感器之間距離、以上的時(shí)間差以及負(fù)壓力波在介質(zhì)中的傳播速度就可進(jìn)行定位。如圖所示：圖負(fù)壓力波泄漏檢測(cè)與定位原理圖上圖中為上游站點(diǎn)和下游站點(diǎn)之間的距離，為上游站點(diǎn)與泄漏點(diǎn)之間的距離。設(shè)負(fù)壓力波在管道中的傳播速度為，負(fù)壓力波到達(dá)上下游壓力采集點(diǎn)的分別為，則有：中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文乞一乞蘭整理得：三蕓堂一乞蘭整理得：蘭竺。毛木就是站點(diǎn)與泄漏點(diǎn)之間的距離，根據(jù)此距離就可以確定泄漏點(diǎn)的位置。（）負(fù)壓力波泄漏檢測(cè)與定位法的關(guān)鍵問(wèn)題（）在該方法中，式（）中的負(fù)壓力波的傳播速度通常使用的是定值，一般為在輸油管道流體中聲波的傳播速度。但是此傳播速度實(shí)際上受輸

37、油管道中的流體體積模量、密度、管材的彈性模量、管道的約束條件和溫度的變化等的影響，所以它并不是一個(gè)常數(shù)。因此，如果用定值來(lái)對(duì)泄漏點(diǎn)定位時(shí)，那就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)比較大的定位誤差。（）在信號(hào)的實(shí)際采集過(guò)程中，采集環(huán)境中不可避免地存在電磁干擾和工況變化，那么采集到的壓力信號(hào)中就存在著與泄漏信息無(wú)關(guān)的噪聲，如何從壓力信號(hào)中分離出突變點(diǎn)就成為關(guān)鍵?？焖贉?zhǔn)確地識(shí)別壓力突變點(diǎn)不僅關(guān)系到泄漏檢測(cè)的靈敏度和可靠性，而且關(guān)系到時(shí)間差的精度，影響泄漏定位的準(zhǔn)確度。因此，要使得檢測(cè)和定位的準(zhǔn)確度更高，就要針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案。負(fù)壓力波法的改進(jìn)負(fù)壓力波波速的改進(jìn)負(fù)壓力波波速不僅由管道中流體的密度、體積模量決定，

38、而且也受管材的拉伸模量、管道的約束系數(shù)和管道直徑與管壁厚度之比的影響羽。流體的體積彈性系數(shù)取決于流體的密度和溫度，而流體的密度受溫度變化的影響。對(duì)于確定的管道，管道的約束系數(shù)、管材的拉伸模量和管道直徑與管壁厚度之比都是一個(gè)常數(shù)。下式（）為以溫度為自變量的波速公式：砸，褊式中：（卜管道中的負(fù)壓力波在溫度為時(shí)的傳播速度，（卜管道中流體在溫度為時(shí)的體積彈性系數(shù)，；（卜管道中流體在溫度為時(shí)的密度，；（）第二章負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位一管道的彈性模量；一管道的直徑，；卜管道的壁厚，；一管道的約束系數(shù)。將式（）進(jìn)行泰勒展開(kāi)，生成一個(gè)以為自變量的泰勒多項(xiàng)式。經(jīng)過(guò)分析，式（）中的，都是固定值，在一定的溫度范圍內(nèi)，

39、可以運(yùn)用數(shù)值擬合將關(guān)于溫度的泰勒多項(xiàng)式轉(zhuǎn)化為下式：（）（）一（），（）式中：（卜管道中負(fù)壓力波在溫度為時(shí)的波速，；（）管道中負(fù)壓力波在溫度為時(shí)的波速，；常數(shù)，。令，（島），可將（）式轉(zhuǎn)化為下式：，（），（）由于管道中溫度不是固定值，而是變化的，因此研究負(fù)壓力波波速隨管道中溫度變化的變化規(guī)律，就可以獲得較為精確的定位公式，從而提高泄漏點(diǎn)的定位精度。設(shè)（）為負(fù)壓力波波速以管道距離為自變量的函數(shù)表達(dá)式，而從式（）可知波速的變化與溫度的變化相關(guān)，那么就有：（）（正）（）式中：一在管道距離為處的溫度用式（）和式（）替換式（）相應(yīng)的部分，從而獲得波速關(guān)于管道距離的函數(shù)表達(dá)式：（）（，），（）一七（靠一（）

40、一叫（）式（）可以轉(zhuǎn)化為：（）刮（）式中：（），露（瓦（）式（）表示以管道距離為自變量的波速公式，其中，都是常數(shù)。管道中的溫度的變化規(guī)律是沿線降低，而從式（）口看出負(fù)壓力波波速也是隨距離的增長(zhǎng)而降中國(guó)石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文表示負(fù)壓力波波速與到上游采集點(diǎn)的距離的函數(shù)表達(dá)式為（），負(fù)壓力波從泄漏點(diǎn)傳播靜（）乞，（工）（）位置。將式（）代入式（）有：扣孑套（）：上（譬警）、類(lèi)似的，式（）與式（）相加得式（）：¨煉，擊等，仁川又有一乞（）聯(lián)立式（）和式（一）即可求得的值：扣壺（等）（）根據(jù)式（）和式（），就可以求得泄漏點(diǎn)距上游的采集點(diǎn)的距離的解丟（吐暑于×垡芋（魯）一魯，上式就是改進(jìn)的泄漏定位公式。從式（）可知公式中只有是變量，而其他值都第二章負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位時(shí)間差對(duì)定位的影響時(shí)間差主要取決于壓力信號(hào)的采樣周期。和負(fù)壓力波突變點(diǎn)的清晰程度。（）采樣周期。對(duì)定位的影響在負(fù)壓力波泄漏檢測(cè)和定位法中，對(duì)壓力信號(hào)的采集采用的是離散采樣。采集