[发明专利]一种三场耦合管道泄漏监测方法

权利要求书

1.一种三场耦合管道泄漏监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、构建管道三场耦合传感系统，包括温度场检测光纤系统、湿度场检测光纤系统、应力场检测光纤系统，并确定安装相对位置参数；

步骤2、管道三场耦合传感系统监测被测管道空载状态模拟，并记录输出参数一，作为样本数据一；

步骤3、管道三场耦合传感系统监测被测管道正常工况模拟，并记录输出参数二，作为样本数据二；

步骤4、管道三场耦合传感系统泄漏事件模拟，并记录模拟输入参数以及输出参数三，作为样本数据三；

步骤5、管道监测神经网络建模与学习；

步骤6、管道泄漏监测：将管道三场耦合传感系统监测过程中的实时输出参数输入到训练好的管道监测神经网络中，管道监测神经网络自行判断并输出监测结果；

其中，步骤5中建模神经网络结构，单个神经元的模拟动态退火过程采用公式(1-2)表示，

v(t+1)＝kv(t)-E+T(t)(u(t)-I₀) (2)

式中：

u为输入神经元和输出神经元的暂态连接权重；

v为输入神经元和输出神经元的内部状态连接权重；

I₀为神经元输入偏差；

k为神经膜阻尼因子(0≤k≤1)；

E为神经网络的目标函数；

ε为输出函数的衰减因子；

T(t)为自反馈连接权重；

模拟退火策略基于方程(3-7)应用到训练网络中，这个网络模型在输入层为n个输入节点，c个输出节点和nxc个连接权重，该模型的数学表达式如下：

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输入和c输出节点网络的能量函数，u_x；j和v_x；j分别为暂态连接权重和内部状态连接权重。

2.根据权利要求1所述的三场耦合管道泄漏监测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤101：管道三场耦合传感系统硬件参数确定，其中：

所述温度场检测光纤系统、湿度场检测光纤系统、应力场检测光纤系统均采用分布式光纤传感器，分别用于测量被测管道的温度场、应力场、湿度场变化数据；

所述三场耦合传感系统包括温度检测光纤、湿度检测光纤、应力检测光纤、光电转换装置、信号处理装置以及中央处理器；

根据被测管道长度、直径以及监测精度确定温度检测光纤、湿度检测光纤、应力检测光纤的长度；

步骤102：管道三场耦合传感系统安装，其中：

在被测管道外以螺旋缠绕的方式铺设温度检测光纤、湿度检测光纤及应力检测光纤，并分别记录温度检测光纤、湿度检测光纤、应力检测光纤以及被测管道的长度；

将温度检测光纤、湿度检测光纤、应力检测光纤的输入端分别与光电转换装置连接，输出端分别与信号处理装置连接，信号处理装置的输出端与中央处理器连接。

3.根据权利要求2所述的三场耦合管道泄漏监测方法，其特征在于，所述温度检测光纤、湿度检测光纤及应力检测光纤以120°间隔螺旋缠绕在被测管道外壁。

4.根据权利要求1所述的三场耦合管道泄漏监测方法，其特征在于，所述步骤2中具体包括以下步骤：

步骤201：被测管道处理：排除内部流体并静置到工况温度；

步骤202：启动并调试三场耦合传感系统；

步骤203：待系统输出参数稳定后，测试并记录输出参数一，其中输出参数一包括温度场初始信号、湿度场初始信号以及应力场初始信号。