[发明专利]一种城市非金属管道泄漏定位方法

权利要求书

1.一种城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：判断管道是否发生泄漏，通过数值模拟管道泄漏的特征规律分析或基于马尔科夫链的流量分析法对管道是否产生泄漏作出判断；

S2：管道泄漏实验：获取管道压力和流量数据；

通过逐渐关闭阀门产生瞬态管流，阀门关闭时间持续足够长，以最小化不稳定和摩擦系数不确定性的影响，得到各个监测点不同时段的压力和流量数据，即监测点两端△x处的压力P_A、P_B，流量M_A、M_B；

S3：建立管道泄漏控制方程；

利用气体的连续性和运动方程求解出的非线性方程与泄漏孔泄漏量方程建立非金属管道气体泄漏状态的控制方程；

S4：定义目标函数E；

将监测点处的压力计算值与测量值之差的最小值作为控制目标，控制方程和边界条件作为限制条件，对确定泄漏参数进行反问题分析，定义具有最小二乘目标准则的目标函数E，某个时间点距离监测点两端△x处测量点A、B的压力P_A、P_B和流量M_A、M_B由试验给出，单位时间步长△t后监测点两端的计算压力P₁、P₂和流量M₁、M₂是未知的，其中，P₁＝P₂＝P_L，流量之差可以判断监测点是否产生泄漏，根据S3泄漏控制方程将已知的数据带入，即将步骤S2测得监测点两端△x处的压力P_A、P_B，流量M_A、M_B带入控制方程，得到关于监测点计算压力P_L与流量M₁、M₂的方程，并且表示出监测点两端流量M₁、M₂关于计算压力P_L的方程，以此为依据，根据逆瞬态计算原理，将某一时间点监测点计算压力P_L与试验真实数据进行比较，并采用SQP算法对计算压力P_L与真实压力的差值进行收敛达到最小值，得到符合真实情况的监测点流量数据，并将流量数据代入燃气泄漏量方程求出有效泄漏面积，从而确定监测点泄漏情况；并确定决策变量有效泄漏面积的限制范围，以及确定泄漏控制方程中摩阻系数；

S5：算法优化；

采取SQP方法在步骤S4的基础上设定监测点两端的流量限制范围，根据步骤S3所获得压力、流量数据将目标函数E最小化确定有效泄漏面积的泄漏参数；

S6：泄漏定位；

S6.1：在S5最小化结束时，如果发现节点的泄漏面积为非零，则将其视为泄漏；

S6.2：由于逆瞬态法的定位方法主要是判断监测点处是否泄漏，所以定位精度与监测点的设置数量有密切关系，并不能给出传统方法的定位公式，所以如果泄漏点并不在监测点处，即两个相邻的监测点的泄漏面积都不为零，则认为泄漏点在两个相邻且泄漏面积都不为零的监测点之间，并在两个监测点之间布置等距的多个测量节点，将测得的数据和计算的数据代入目标函数E重复S5，直至各节点距离小于管道检测长度的4％时终止重复步骤。