基于智能信息處理理論的輸油管道泄漏檢測定位技術(shù)研究.pdf

1、石油管道運輸系統(tǒng)是石油運輸?shù)闹匾绞?，對國民?jīng)濟建設(shè)具有重要意義。但是，石油管道的腐蝕老化和屢禁不止的打孔盜油等因素導(dǎo)致管道泄漏事故頻發(fā)，不僅給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，而且污染環(huán)境、影響人民的生命財產(chǎn)安全。因此，及時發(fā)現(xiàn)和精確定位管道泄漏對于減少損失、管道安全運行管理意義重大。由于石油管道工況環(huán)境復(fù)雜，泄漏方式和產(chǎn)生的原因很多，目前還沒有具有普適性的石油管道泄漏檢測和定位系統(tǒng)，工程現(xiàn)場往往需要幾種方法相互補充、相互驗證。用信號處理、控制工程領(lǐng)

2、域的新理論、新方法解決石油管道泄漏檢測和定位問題，不僅是對現(xiàn)有泄漏檢測與定位方法的補充和驗證，也是提高現(xiàn)有系統(tǒng)準(zhǔn)確性、適用性、及時性等的好方法。
　　本文在分析了常用管道泄漏檢測方法性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，探討了選擇次聲波信號作為研究對象的理論依據(jù)，系統(tǒng)研究了智能信息處理方法，并對油田現(xiàn)場采集信號進(jìn)行了泄漏診斷與定位研究。主要研究工作如下：
　　1、分析并驗證了雙邊非局部均值去噪法相對于均值濾波、中值濾波、高斯濾波、非局部均值去噪

3、、雙邊去噪等方法對于管內(nèi)聲波信號去噪更具穩(wěn)定性和適用性。復(fù)雜多樣的管道泄漏監(jiān)測信號具有混沌特性，單一的泄漏信號降噪方法難以有效保持混沌信號局部結(jié)構(gòu)特性。針對該問題，本文通過小波1級分解加半硬軟閾值去噪法去除部分高頻噪聲，再用 db9小波基4級分解加半硬軟閾值去噪法去除部分中高頻噪聲。經(jīng)過前兩步粗降噪后，最后利用保持信號局部結(jié)構(gòu)特性的雙邊非局部均值法進(jìn)行降噪。實驗證明這種主從遞階結(jié)構(gòu)的復(fù)合降噪方法可以實現(xiàn)對管道泄漏監(jiān)測信號有效降噪。

4、>　　2、提出采用隨機不確定性理論中矩陣奇異值信息熵差與散度相融合構(gòu)造信息偏差量的方法判別信號的相似度，并給出了構(gòu)造信號E M D特征矩陣方法、構(gòu)造信號Hankel特征矩陣方法和計算特征矩陣的奇異值、奇異值的離散概率分布、信號的香農(nóng)對數(shù)信息熵方法。提出了定位泄漏的具體方法，即：截取長度為50采樣點的無泄漏信號，以滑動窗法與實測信號進(jìn)行匹配對比，繪制了信息偏差量曲線，若曲線中出現(xiàn)大于閾值的點，則可判定和定位泄漏。
　　3、基于模糊集

5、理論，提出了基于模糊相似度的泄漏檢測和基于模糊熵差的定位泄漏方法；構(gòu)造了信號的直覺模糊集，提出了基于直覺模糊集理論的管道泄漏檢測和定位方法，增加了方法的普適性；研究了模糊C-均值聚類算法、樣本加權(quán)和屬性加權(quán)相結(jié)合的的模糊 C-均值聚類算法、樣本加權(quán)、屬性加權(quán)和類加權(quán)的信息熵正則化自適應(yīng)加權(quán)模糊聚類算法，并將樣本、屬性和類三種加權(quán)方法與正則化嵌入局部信息的核空間模糊C-均值聚類算法相結(jié)合，提出了適應(yīng)時序聚類的正則化嵌入局部信息的核空間模糊

6、C-均值聚類算法?；谠撍惴?，提出用模糊劃分熵判斷和定位泄漏的方法。實驗證明，基于模糊集理論方法適用于泄漏信號的識別和定位。
　　4、提出了基于數(shù)據(jù)場理論的輸油管道泄漏檢測與定位方法。將高斯截斷窗和數(shù)據(jù)場勢函數(shù)相結(jié)合，提出了適于時間序列快速求勢值分布的方法。可根據(jù)最大非零勢值確定泄漏信號及判定泄漏位置。實驗證明，基于數(shù)據(jù)場理論求信號奇異值的方法，也適用于石油管道泄漏信號的檢測和定位研究。
　　5、以某石化輸油管道監(jiān)測系統(tǒng)所采