基于小波包和模糊支持向量機的燃氣管道泄漏檢測與定位研究.pdf

1、管道運輸在石油、化工、天然氣、城市建設等行業(yè)中起著非常重要的作用。隨著世界經濟的發(fā)展，全球的管網系統(tǒng)正在變得越來越復雜，規(guī)模變得越來越大。近些年，在管道網絡迅速發(fā)展的同時，管道事故也頻繁發(fā)生。本文采用實驗與理論相結合的研究方法，對燃氣直管線及支狀管線的泄漏檢測與定位做了以下研究：
　　1)實驗平臺的搭建。基于流體動力學理論和信號檢測方法，搭建了燃氣管道泄漏檢測綜合實驗臺。該實驗臺可對燃氣直管線及支狀管線，實現(xiàn)在不同壓力、不同泄漏孔

2、徑下的在線監(jiān)測、檢測和定位的實驗模擬；
　　2)根據(jù)管道泄漏聲發(fā)射信號的特點，采用小波包分析法進行聲發(fā)射信號特征提取。傳統(tǒng)的小波包算法在重構信號時存在頻譜混疊的現(xiàn)象，因此，本文提出了改進的小波包算法。通過實驗證明，改進算法進行特征提取的效果較好，克服了子帶信號的頻譜混疊問題，能很好地體現(xiàn)各種狀態(tài)下的特征信息，全面表征了管道泄漏信號的特點。本文采用改進小波包算法作為聲發(fā)射信號的特征提取方法；
　　3)為提高支持向量機的訓練效率

3、，結合支持向量的分布規(guī)則，本文引入模糊核聚類算法對訓練集進行預處理，靠近類中心的樣本遠離分類邊界，不會成為支持向量，對學習機沒有貢獻，通過聚類分析將其從訓練集中剔除。通過在三種數(shù)據(jù)上的實驗，證明了該方法的可行性；
　　4)為了減少噪聲樣本的影響，降低多分類的錯分率，論文引入隸屬度函數(shù)，進而引出模糊支持向量機?；陬愔行牡碾`屬度函數(shù)設計方法對支持向量賦予了較小的隸屬度值，這樣容易降低分類效果?；谏鲜鲈?，論文引入了一種改進隸屬度設

4、計方法，用類內超平面代替類中心，根據(jù)每類數(shù)據(jù)與其類內超平面的距離定義隸屬度函數(shù)，以加大對容易錯分樣本的懲罰，同時對離分類超平面較遠且不可能成為支持向量的樣本賦予較小的隸屬度值。通過在人工數(shù)據(jù)集及標準數(shù)據(jù)集上的實驗，驗證了這種算法能夠改善分類效果，是可行的；
　　5)為了減小各處理環(huán)節(jié)中的誤差，提高定位精度，論文采用改進的方法來計算定位需要的時延。論文基于相關時延估計法求時延時，利用改進小波包算法對多段正常與泄漏信號進行分解與重構，

5、得到單子帶信號，對比正常與泄漏信號相應單子帶信號的能量，選擇2個泄漏前后能量變化最大的單子帶信號求時延，然后基于各段單子帶信號的能量關系構造加權因子，通過多個時延加權求得信號到達兩個傳感器的時延；計算泄漏點位置時用多個傳感器組合求得的泄漏點坐標的加權平均作為泄漏點坐標。實驗結果表明，本文泄漏定位方法提高了定位精度，是可行的。
　　隨著城市燃氣化進程的加快，管道安全運行問題日益突出。開展城市燃氣管道系統(tǒng)泄漏檢測定位的研究，不僅可以保