[發明專利]基于壓力和聲波信息融合的泄漏檢測定位方法

有效

• 申請號: 200710177617.0
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101196872A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 葛傳虎;葉昊;王桂增
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;F17D5/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱琨

技術領域

基于壓力和聲波信息融合的泄漏檢測定位方法屬于輸油(氣)管道故障診斷技術領域。

背景技術

管道輸送是現代工業流體運輸的重要方式，和其他輸送方式相比，它具有經濟、方便、高效、安全和便于管理等多項優點，因此在石油、天然氣輸送等有著廣泛的應用。由于種種原因管道在運行過程中會發生泄漏，不僅造成巨大的資源損耗、經濟損失，還可能造成嚴重的環境污染問題，給國家帶來巨大的經濟損失，因此及時發現管道泄漏并進行泄漏定位，保障管道安全運行是十分必要的。

現有的泄漏檢測與定位方法大致可以分為以下3類：

一類是通過檢測管壁完整性實現泄漏檢測和定位的管內檢測法，主要依靠磁通、渦流、攝像等技術，該類方法投資巨大，實時性差，而且只適用于較大口徑的水平管道，極易發生管道堵塞等事故。

第二類是通過直接檢測泄漏物質存在實現泄漏檢測和定位的管外檢測法，主要包括分布式光纖、特殊線纜，雷達，紅外、激光成像等，該類方法存在投資大或實時性不強的特點。

第三類通過監測管道泄漏之后管內流動狀態的變化實現泄漏檢測和定位，應用比較多的是質量/體積平衡法、壓力梯度法、負壓波法以及聲波法。

在上述三類方法中，第一類和第二類方法成本高并且除了基于分布光纖的方法外，其余方法都不具備實時監測的能力。第三類方法由于可實現在線實時檢測，并且成本較低，是目前研究和應用最多的一類方法。而第三類方法中應用最為廣泛的是基于負壓波的方法，基于負壓波的方法成本低、可以實時監測管道的泄漏，在實際中取得了良好的效果。但是，負壓波法也存在一些明顯的缺點，包括對小泄漏和緩慢泄漏的靈敏度和定位精度差、克服操作站擾動的能力差、誤報率高、難以有效檢測連續發生的泄漏等。基于聲波信號分析的方法也屬于第三類方法，它具有靈敏度高的特點，能夠顯著的提高對小泄漏、緩慢泄漏以及長距離管道泄漏的檢測能力，并且由于可以區分擾動和泄漏的聲波特征而具有更好的克服擾動的能力，但由于聲波信號沒有包含直流分量，信號和實際工況缺乏直觀的對應關系，一旦發生誤報，很難通過人工核查對報警結果進行進一步的判斷。

通過前面的分析可以看到，采用單一的傳感器，由于傳感器本身的局限性，造成泄漏檢測系統在工程應用中存在諸多問題。針對上述問題，本發明采用信息融合的思想，提出基于壓力和聲波信息融合的泄漏檢測與定位方法，有效地降低了系統的誤報率和漏報率，提高了定位精度。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種基于壓力和聲波信息融合的管道泄漏檢測定位方法，其硬件連接圖如附圖1所示，通過數據采集卡采集壓力和聲波傳感器的數據，將采集的數據通過網絡送入計算機，在計算機中實現基于壓力和信息融合的管道泄漏檢測定位，采用該方法能夠有效降低誤報率和漏報率，提高定位精度。

本方法特征在于依次含有以下步驟：

步驟(1)向計算機輸入

Matlab中的統計學習軟件包biolearing，用于進行支持向量機SVM運算；

Matlab中的信號處理軟件包signal，用于進行中值濾波運算；

包括壓力均值檢驗、小波分析方法和混沌時間序列關聯維分析在內的基于壓力傳感器信號的泄漏檢測結果R₁，R₂和R₃；

包括小波分析方法和混沌時間序列預測方法在內的基于聲波傳感器信號的泄漏檢測結果R₄和R₅；

包括相關分析法、廣義相關分析法、小波分析方法、仿射變換法、下降沿起點法、拐點法、混沌時間序列預測在內的7種基于壓力傳感器的輸出信息進行泄漏定位的定位數據d_i⁽¹⁾，i＝1，....，7，其中，i表示基于第i種定位方法得到的定位結果，上標(1)表示定位結果由壓力信號分析得到；

包括相關分析法、廣義相關分析法、小波分析方法、混沌時間序列預測等在內的4種基于聲波傳感器的輸出信息進行泄漏定位的定位數據d_j⁽²⁾，j＝1，...，4，其中，j表示基于第j種定位方法得到的定位結果，上標(2)表示定位結果由壓聲波信號分析得到；

步驟(2)按以下步驟進行基于信息融合的泄漏檢測：