[发明专利]一种基于贝叶斯框架确定管道泄漏数量与位置的方法

说明书

本发明公开了一种基于贝叶斯框架确定管道泄漏数量与位置的方法，包括：通过压力传感器采集管道多个位置的压力，得到压力矢量差数据集Δh；Δh＝(Δh₁₁,…,Δh_J1,…,Δh_1M,…,Δh_JM)^T；式中，Δh_jm＝h(ω_j,x_m)‑h^NL(ω_j,x_m)，j＝1,2……J，m＝1,2……M；Δh_jm表示在第j个振动频率ω_j下第m个传感器x_m处测量的管道泄漏前后的压头差，NL表示没有泄漏；J为设置的用于检测管道泄漏位置的振动频率的数量；M为压力传感器的数量；基于管道瞬态水力模型，确定不同泄漏数量对应的管道泄漏模型H；对于每个管道泄漏模型H假设出多个泄漏点位置，每个泄漏点位置对应一个管道泄漏模型H的样本；基于贝叶斯定理，根据管道泄漏模型H的边缘似然值P(D|H)确定偏好泄漏模型，得到管道泄漏数量；以及根据样本的似然值确定管道泄漏位置；其中，D＝Δh。

技术领域

本发明属于管道泄漏检测技术领域，特别涉及一种基于贝叶斯框架确定管道泄漏数量与位置的方法。

背景技术

随着经济的快速发展，管道运输在国民经济，国防工业和人民生产生活中都发挥着越来越重要的作用。管道输送是最安全的运输方式之一，但这并不意味着它们就是无风险的。近些年来，管道泄漏事件是造成水损失的主要原因。为了确保管道的安全运行，最大程度地减少泄漏事故造成的危害，开展对泄漏检测技术的研究工作以提高检测的灵敏度是非常必要的。

数十年来已经开发了各种泄漏检测方法，目前正在发展的瞬态泄漏检测技术利用描述管道流动状态的流量、压力等来检测管道中发生的泄漏。这种检测方法之所以能够检测泄漏，是因为压力波在整个系统中传播与反射过程中会与管道组件之间相互作用，从而使得瞬态压力信号携带着关于管道系统特性与状态的信息。瞬态泄漏检测技术可以分为：基于逆瞬态的方法、基于频率响应的方法、基于瞬态阻尼的方法和基于瞬态反射的方法。

在最近的研究中，李娟、王洵等人分别提出了用于泄漏检测的方法，该方法可以定位单点泄漏和两点泄漏，然而实验结果表明，两点泄漏的定位性能与泄漏位置有关。此外，这些方法不能同时确定泄漏数量与位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于贝叶斯框架确定管道泄漏数量与位置的方法，其能够准确的确定管道泄漏数量和位置。

本发明提供的技术方案为：

一种基于贝叶斯框架确定管道泄漏数量与位置的方法，包括如下步骤：

在多个振动频率下，通过压力传感器采集管道多个位置的压力，得到压力矢量差数据集Δh；

Δh＝(Δh₁₁,...,Δh_J1,...,Δh_1M,...,Δh_JM)^T；

式中，Δh_jm＝h(ω_j,x_m)-h^NL(ω_j,x_m)，j＝1,2……J，m＝1,2……M；Δh_jm表示在第j个振动频率ω_j下第m个传感器x_m处测量的管道泄漏前后的压头差，上角标NL表示没有泄漏；J为设置的用于检测管道泄漏位置的振动频率的数量；M为压力传感器的数量；

基于管道瞬态水力模型，确定不同泄漏数量对应的管道泄漏模型H；对于每个所述管道泄漏模型H假设出多个泄漏点位置，每个所述泄漏点位置对应一个管道泄漏模型H的样本；