[发明专利]基于压力和声波信息融合的泄漏检测定位方法

说明书

技术领域

基于压力和声波信息融合的泄漏检测定位方法属于输油(气)管道故障诊断技术领域。

背景技术

管道输送是现代工业流体运输的重要方式，和其他输送方式相比，它具有经济、方便、高效、安全和便于管理等多项优点，因此在石油、天然气输送等有着广泛的应用。由于种种原因管道在运行过程中会发生泄漏，不仅造成巨大的资源损耗、经济损失，还可能造成严重的环境污染问题，给国家带来巨大的经济损失，因此及时发现管道泄漏并进行泄漏定位，保障管道安全运行是十分必要的。

现有的泄漏检测与定位方法大致可以分为以下3类：

一类是通过检测管壁完整性实现泄漏检测和定位的管内检测法，主要依靠磁通、涡流、摄像等技术，该类方法投资巨大，实时性差，而且只适用于较大口径的水平管道，极易发生管道堵塞等事故。

第二类是通过直接检测泄漏物质存在实现泄漏检测和定位的管外检测法，主要包括分布式光纤、特殊线缆，雷达，红外、激光成像等，该类方法存在投资大或实时性不强的特点。

第三类通过监测管道泄漏之后管内流动状态的变化实现泄漏检测和定位，应用比较多的是质量/体积平衡法、压力梯度法、负压波法以及声波法。

在上述三类方法中，第一类和第二类方法成本高并且除了基于分布光纤的方法外，其余方法都不具备实时监测的能力。第三类方法由于可实现在线实时检测，并且成本较低，是目前研究和应用最多的一类方法。而第三类方法中应用最为广泛的是基于负压波的方法，基于负压波的方法成本低、可以实时监测管道的泄漏，在实际中取得了良好的效果。但是，负压波法也存在一些明显的缺点，包括对小泄漏和缓慢泄漏的灵敏度和定位精度差、克服操作站扰动的能力差、误报率高、难以有效检测连续发生的泄漏等。基于声波信号分析的方法也属于第三类方法，它具有灵敏度高的特点，能够显著的提高对小泄漏、缓慢泄漏以及长距离管道泄漏的检测能力，并且由于可以区分扰动和泄漏的声波特征而具有更好的克服扰动的能力，但由于声波信号没有包含直流分量，信号和实际工况缺乏直观的对应关系，一旦发生误报，很难通过人工核查对报警结果进行进一步的判断。

通过前面的分析可以看到，采用单一的传感器，由于传感器本身的局限性，造成泄漏检测系统在工程应用中存在诸多问题。针对上述问题，本发明采用信息融合的思想，提出基于压力和声波信息融合的泄漏检测与定位方法，有效地降低了系统的误报率和漏报率，提高了定位精度。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于压力和声波信息融合的管道泄漏检测定位方法，其硬件连接图如附图1所示，通过数据采集卡采集压力和声波传感器的数据，将采集的数据通过网络送入计算机，在计算机中实现基于压力和信息融合的管道泄漏检测定位，采用该方法能够有效降低误报率和漏报率，提高定位精度。

本方法特征在于依次含有以下步骤：

步骤(1)向计算机输入

Matlab中的统计学习软件包biolearing，用于进行支持向量机SVM运算；

Matlab中的信号处理软件包signal，用于进行中值滤波运算；

包括压力均值检验、小波分析方法和混沌时间序列关联维分析在内的基于压力传感器信号的泄漏检测结果R₁，R₂和R₃；

包括小波分析方法和混沌时间序列预测方法在内的基于声波传感器信号的泄漏检测结果R₄和R₅；

包括相关分析法、广义相关分析法、小波分析方法、仿射变换法、下降沿起点法、拐点法、混沌时间序列预测在内的7种基于压力传感器的输出信息进行泄漏定位的定位数据d_i⁽¹⁾，i＝1，....，7，其中，i表示基于第i种定位方法得到的定位结果，上标(1)表示定位结果由压力信号分析得到；

包括相关分析法、广义相关分析法、小波分析方法、混沌时间序列预测等在内的4种基于声波传感器的输出信息进行泄漏定位的定位数据d_j⁽²⁾，j＝1，...，4，其中，j表示基于第j种定位方法得到的定位结果，上标(2)表示定位结果由压声波信号分析得到；

步骤(2)按以下步骤进行基于信息融合的泄漏检测：