[發明專利]一種三場耦合管道泄漏監測方法

有效

• 申請號: 201710310608.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107013812B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 張渤;杜京義;郭金寶;李文濤
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種三場耦合管道泄漏監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、構建管道三場耦合傳感系統，包括溫度場檢測光纖系統、濕度場檢測光纖系統、應力場檢測光纖系統，并確定安裝相對位置參數；

步驟2、管道三場耦合傳感系統監測被測管道空載狀態模擬，并記錄輸出參數一，作為樣本數據一；

步驟3、管道三場耦合傳感系統監測被測管道正常工況模擬，并記錄輸出參數二，作為樣本數據二；

步驟4、管道三場耦合傳感系統泄漏事件模擬，并記錄模擬輸入參數以及輸出參數三，作為樣本數據三；

步驟5、管道監測神經網絡建模與學習；

步驟6、管道泄漏監測：將管道三場耦合傳感系統監測過程中的實時輸出參數輸入到訓練好的管道監測神經網絡中，管道監測神經網絡自行判斷并輸出監測結果；

其中，步驟5中建模神經網絡結構，單個神經元的模擬動態退火過程采用公式(1-2)表示，

v(t+1)＝kv(t)-E+T(t)(u(t)-I₀) (2)

式中：

u為輸入神經元和輸出神經元的暫態連接權重；

v為輸入神經元和輸出神經元的內部狀態連接權重；

I₀為神經元輸入偏差；

k為神經膜阻尼因子(0≤k≤1)；

E為神經網絡的目標函數；

ε為輸出函數的衰減因子；

T(t)為自反饋連接權重；

模擬退火策略基于方程(3-7)應用到訓練網絡中，這個網絡模型在輸入層為n個輸入節點，c個輸出節點和nxc個連接權重，該模型的數學表達式如下：

v_x；j(t+1)＝kv_x；j(t)+E-T(t)(u_x；j(t)-I₀) (5)

Δw_j＝η(z_x-w_j)u_x；j (6)

式中，E是n輸入和c輸出節點網絡的能量函數，u_x；j和v_x；j分別為暫態連接權重和內部狀態連接權重。

2.根據權利要求1所述的三場耦合管道泄漏監測方法，其特征在于，所述步驟1具體包括如下步驟：

步驟101：管道三場耦合傳感系統硬件參數確定，其中：

所述溫度場檢測光纖系統、濕度場檢測光纖系統、應力場檢測光纖系統均采用分布式光纖傳感器，分別用于測量被測管道的溫度場、應力場、濕度場變化數據；

所述三場耦合傳感系統包括溫度檢測光纖、濕度檢測光纖、應力檢測光纖、光電轉換裝置、信號處理裝置以及中央處理器；

根據被測管道長度、直徑以及監測精度確定溫度檢測光纖、濕度檢測光纖、應力檢測光纖的長度；

步驟102：管道三場耦合傳感系統安裝，其中：

在被測管道外以螺旋纏繞的方式鋪設溫度檢測光纖、濕度檢測光纖及應力檢測光纖，并分別記錄溫度檢測光纖、濕度檢測光纖、應力檢測光纖以及被測管道的長度；

將溫度檢測光纖、濕度檢測光纖、應力檢測光纖的輸入端分別與光電轉換裝置連接，輸出端分別與信號處理裝置連接，信號處理裝置的輸出端與中央處理器連接。

3.根據權利要求2所述的三場耦合管道泄漏監測方法，其特征在于，所述溫度檢測光纖、濕度檢測光纖及應力檢測光纖以120°間隔螺旋纏繞在被測管道外壁。

4.根據權利要求1所述的三場耦合管道泄漏監測方法，其特征在于，所述步驟2中具體包括以下步驟：

步驟201：被測管道處理：排除內部流體并靜置到工況溫度；

步驟202：啟動并調試三場耦合傳感系統；

步驟203：待系統輸出參數穩定后，測試并記錄輸出參數一，其中輸出參數一包括溫度場初始信號、濕度場初始信號以及應力場初始信號。