基于BP神经网络的管道泄漏定位系统研究(硕士论文).pdf

中文摘要摘要:随着管道运输工业的迅速发展,管道泄漏所造成的环境污染和经济损失也变得迫在眉睫。管道泄漏检测是多领域、跨学科的课题,涉及到管道传感技术、信号检测、信号处理等多个学科。本文结合神经网络这一新兴技术,对管道泄漏本文以自来水管道为试验对象,设计了一套基于神经网络的管道泄漏定位系统,该系统可以实现管道压力数据的实时采集、工作状态监视和泄漏点定位等本文总结了国内外输油管道泄漏检测的研究状况,详细的阐述了管道泄漏定位的原理、难点及解决办法;介绍了小波包算法和神经网络技术,通过小波包变换实现压力信号消噪处理,并提取特征向量作为神经网络的输入;应用神经网络识别管道工作模式,实现泄漏点定位;本文设计了以单片机为核心的数据采集卡,编写上位机数据分析程序,人机界面;在实验室搭建的试验管道上进行试验,完成实验结果分析。结果显示,基于神经网络的管道泄漏定位关键词:管道运输:泄漏定位;小波包;神经网络;越发严重。近年来,大量管道出现老化、腐蚀现象,以及许多盗油事件的发生,导致泄漏事故频繁。由于存在定位精度差、效率低等缺点,传统的泄漏定位手段已经不能满足工业发展的需要,因此设计一套高效的自动化管道泄漏定位系统就定位进行了探索性的研究。功能。系统可以准确定位泄漏点。分类号:
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凼研究背景×%陨稀国内外大量石油管线都已经运行了二、三十年,存在不同程度的老化现象,低;第二阶段称为中年期,又称等失效期,这一阶段失效率是恒定的且维持在一由于管道在运输液体、气体等方面的独特优势,近年来管道工业得以飞速发展,成为继铁路、公路、水路、航空运输之后的第五大运输工具。世界上已建有各种管道,而世界上石油的年产量,也已经超过×N夜鞘界上最早使用管道输送液体的国家,秦汉时代就已经将竹筒连接起来输送卤水及天然气,目前我国已兴建了贯穿东北、华北和华东地区的原油管道网,管线长达加之各种因素引起的输油管道的腐蚀,以及突发性的自然灾害,甚至个别公民的不良盗油行为,都对输油管道存在潜在的威胁,随时有发生泄漏的可能。随着时间的推移,大量的管道已经超出或接近使用寿命。世界管道工业史的大量数据表明,管道也存在生命周期,其事故发生的概率如图的浴瓮曲线所示。婴儿期失效窒图表明浴盆曲线分为三个阶段:第一阶段为婴儿期,这一阶段失效率较高,我国近几年新铺设的管线,就处于这一阶段,但随着时间的延续,失效率逐渐降综述图艿佬孤┦鹿逝栊瓮
管道泄漏检测和定位技术研究现状统既琒至管线退役口,N夜嗟币徊糠殖な涔芟咭丫鸾ゲ饺肜狭淦凇F渲杏泻艽蟛分管道管龄超过年,已进入事故高发阶段。全世界总管网的%已经用了石油管道的泄漏对国民经济和生奄环境都有着∥重的破坏作用。近年柬,国内管道因腐蚀、偷盗造成的泄漏事故有发生。年投产仅鲈碌闹惺宁线输油管道就在被盗泄漏后又遭到当地村民的哄抢,;年山东东营破获的一起海底管线盗油事件造成的各项经济损失就将近人民币谠!9庥捎诠艿佬孤┰斐傻奈:σ埠苎现亍如图灸鞲缡凸艿佬孤匝锹硌飞衷斐删薮笊帜选D壳霸谑澜范围内,地下环境系统中的石油类有机污染问题已成为世界各国普遍关注的焦点。由于管道输送介质、所处环境和泄漏形式的多样性,以及检测的复杂性,使得目前还没有一种可靠、通用的方法解决管道泄漏检测和定位问题,所以加强管道泄漏检测与定位技术的研究与应用,提高管道输送管理水平,减少经济损失和环境污染,具有重要的现实意义。Ъ甏捎诓蒆;募际醺哺多个学科,所以检测的手段也各不相同。目前国际上还没有一种榆测方法能作为标准推广使用,但是纵观管道运输检涣ㄎ患际醯姆⒄故罚艿佬孤┘觳舛ㄎ患术,已经逐步从蜮简巾的人工分段沿管线巡视发展为使用数据采集与监视控制系个较低的水平上;最后进入第锥危蠢狭淦冢狭淦谑食试龀で魇疲年以上的时间,泄漏事故随时可能发薄国外对管滦孤┯懿夥椒ǖ难芯科鹩北京交通人学硕士学位论文图艿佬孤┩
.谟布墓艿佬孤┒┒ㄎ患际输而言,其巨大的成本投入和维护、运行费用,让一般公司难以接受。基于硬件道的温度变化超过一定的范围,就可以判断发生了泄漏。此外,随着光纤传感器的发展,未来可以实现利用一根或几根光纤对油气管线内介质的温度、压力、流氖凳毙孤┘觳饧际跏艿搅嗽嚼丛蕉嗟墓刈ⅲ⒅鸾コ晌<觳饧际醴⒄我国的管道输油历史只有三十几年,管道泄漏定位技术的研究在世纪九十年代才刚刚起步。国内对输油管道泄漏的检测定位除沿用最原始的人工巡检外,主要还是依赖引进外国的泄漏定位系统。目前较为成熟的几种检测定位技术,基本可以分为基于硬件的检测技术和基于软件的检测技术两大类。基于硬件的管道泄漏检测方法是指对泄漏物进行直接检测的方法,有时也称为直接检漏法,它拥有检测精度高,误报警率低等优点,但是对于长距离管