[發明專利]一種量測噪聲影響的計算方法和系統

在審

• 申請號: 202111590531.7
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114692517A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 潘昭光;王彬;孫宏斌;郭慶來;周芷怡;尹冠雄
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京清源智慧科技有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新

本發明公開了一種量測噪聲影響的計算方法和系統，量測噪聲影響的計算方法，包括以下步驟：建立待檢測管道動態水力模擬的時域有限差分模型；在不考慮量測噪聲影響的情況下測量待檢測管道狀態量，并獲取待檢測管道狀態量的有噪聲實測序列；根據時域有限差分模型和有噪聲實測序列計算待檢測管道狀態量的估計序列；假設量測噪聲為正態分布，采用工業估值法計算估計序列的量測噪聲誤差。本發明給出了一種使用差分格式計算天然氣運行狀態時，分析量測噪聲對最后計算結果影響的估算方法，由量測噪聲大小可直接得到最后計算結果的噪聲大小，為仿真計算時選擇合適的邊界條件，以及對最后計算結果的處理(例如濾波)提供了理論依據。

技術領域

本發明屬于管道泄漏檢測方法領域，特別涉及一種量測噪聲影響的計算方法和系統。

背景技術

考慮到天然氣的物理特性，管道運輸成為國內外天然氣輸運的主要途徑。管道的運輸量大、輸送效率高、連續性強、安全系數高，在國民經濟中發揮著越來越重要的作用。雖然管道運輸相較其他輸運方式更為安全，但由于管道設備的老化腐蝕、施工缺陷、滑坡地震、人為破壞外部干擾等原因，泄漏事故時有發生，輕則因天然氣的流失造成經濟損失和環境污染，超出停機和維修費用所涉及的成本，重則造成爆炸引起火災導致人員傷亡，危害不容小覷。而隨著天然氣系統與電氣系統耦合程度逐步加深，故障極易通過耦合傳播到另一個系統，引發更嚴重的安全問題。由于天然氣本身無色無味，難以在泄漏發生后及時察覺并阻止事故的進一步擴大，因此提高管道泄漏的檢測速度/精度，意義重大。

現有技術中，采用建模的方式，首先建立模型，然后通過模型分析和計算末端質量流量和末端壓強的估值序列，通過估值序列來與實測序列進行比較，從而確定管道是否存在泄漏，但是，管道參數與流體參數是在沒有采取任何濾波降噪的操作時，所以存在量測噪聲誤差，因此亟需提供一種量測噪聲影響的計算方法。

發明內容

針對上述問題，本發明目的之一在于：提供一種量測噪聲影響的計算方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種量測噪聲影響的計算方法，包括以下步驟：

建立待檢測管道動態水力模擬的時域有限差分模型；

在不考慮量測噪聲影響的情況下測量所述待檢測管道狀態量，并獲取所述待檢測管道狀態量的有噪聲實測序列；

根據所述時域有限差分模型和有噪聲實測序列計算所述待檢測管道狀態量的估計序列；

假設量測噪聲為正態分布，采用工業估值法計算估計序列的量測噪聲誤差。

優選地，所述的建立待檢測管道動態水力模擬的時域有限差分模型步驟包括：

將所述待檢測管道的物理參數在空間維度上離散化，得到分布參數模型；

將所述待檢測管道的狀態量進行時空離散，得到所述狀態量的中心差分模型；

根據所述中心差分模型和所述分布參數模型建立所述待檢測管道的時域有限差分模型。

優選地，所述的時域有限差分模型為：

其中：

L₀＝1/A，A為管道橫截面積；

R₀＝λv/(2Ad)，v為管道內流體微元運行速度，λ為管道內流體摩擦阻力系數，d為管道內徑；

C₀＝A/c²，c為氣體中的聲速，T為管道內流體運行溫度，Z為管道內流體的摩爾質量，R為理想氣體常數；G₀＝0；