海底管道泄漏建模及智能檢測球算法實現(xiàn)

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海底管道泄漏建模及智能檢測球算法實現(xiàn)

針對海底石油管道泄漏檢測與定位繁雜、難度高等特點，本文提出利用無損檢測和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合的海底石油管道泄漏檢測與定位的裝置及方法，實現(xiàn)對海底石油管道泄漏點的確切定位。通過對管道泄漏系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，對智能檢測球進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，智能檢測球的算法和程序設(shè)計，智能檢測球被回收后，可以取出球體內(nèi)部的移動存儲卡與計算機(jī)連接，上位程序可以通過文件讀取的方式讀取到存儲卡中的歷史數(shù)據(jù)并對其處理，檢測結(jié)果說明，智能檢測球能夠很好的檢測管道的健康狀況。

管道泄漏；智能球；建模；程序算法

0引言

海底石油管道泄漏檢測與定位一直是檢測領(lǐng)域的難題。相比陸地的輸油管道，海底石油管道泄漏檢測與定位更繁雜，難度也更高。海底輸油管道一旦出現(xiàn)泄漏，將會對經(jīng)濟(jì)和環(huán)境帶來巨大的影響[1]。因此，及時的泄漏檢測與確鑿的定位有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益?，F(xiàn)有的國內(nèi)技術(shù)基本上是依靠管道首末兩端的信號量來確定管道運(yùn)行的狀況，但此方法實時性較差，檢測精度不高，設(shè)備的造價高，對模型也有嚴(yán)格的要求。特別對于繁雜的泄漏狀況，模型建立十分繁雜，因此可行性不高。國外也有較先進(jìn)的SmartBall技術(shù)[2]，但該技術(shù)需要沿著管道部署信號接收器，成本較高，應(yīng)用范圍也十分有限，在海底石油管道中很難實行。

為戰(zhàn)勝現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本文提供了一種利用無損檢測和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合的海底石油管道泄漏檢測與定位的裝置及方法，實現(xiàn)對海底石油管道泄漏點的確切定位。

1泄漏系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立

海底管道泄漏系統(tǒng)建模主要由海底管道動力學(xué)PDE方程和管道泄漏模型方程組成。目前管道動力學(xué)PDE方程的研究已相對比較成熟，一般都是一組關(guān)于流量和壓力隨時間和空間變化的雙曲PDE方程[3]，包括動量方程和連續(xù)性方程。但管道泄漏模型方程的研究較少。對一條特定的穩(wěn)定運(yùn)行管道，假使管道長度、直徑，管道的上下游壓力，流體的密度和波速等參數(shù)均已知，泄漏量僅與泄漏孔的大小、形狀（影響流通系數(shù)）和泄漏點距上游的距離有關(guān)。但由于海底管道系統(tǒng)泄漏狀況十分繁雜，我們需要對不同的泄漏口模型進(jìn)行針對性的建模。因此，我們需要從線性和非線性兩個角度來探討海底泄漏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在線性狀況下，針對性地考慮頻域和時域這兩種海底管道泄漏模型，而在非線