[发明专利]一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置及方法

说明书

本发明涉及流体测量技术领域，具体是一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置及方法。该装置包括纵向五电极阵列传感器，前端信号处理测量电路模块，以及微处理器控制模块和温度监测模块；所述纵向五电极阵列传感器与所述前端信号处理测量电路模块连接，所述前端信号处理测量电路模块与所述微处理器控制模块连接；所述微处理器控制模块与所述温度监测模块连接，所述温度监测模块与所述纵向五电极阵列传感器连接。本发明采用微处理器控制模块作为主要控制器，并且结合各类转换电路完成包括信号激励以及相含率和相关流速的测量。能耗低抗干扰能力强，自动化程度高。

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，尤其是涉及一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置及方法。

背景技术

原油含水率是原油生产和储运的重要数据，也是研究油田开发状况的重要参数指标，在原油生产和储运过程中，原油的检测十分重要。原油含水率是一个复杂的易受多因素影响的参数，各个因素影响因子之间存在不确定的关系，难以用统一的数学模型或者公式去表征。这就使单一的算法产生了自身的局限性，导致现有在线仪表难以达到取样检测的精度，限制了原油含水率测量方法的发展。油田进入开采末期，产出的原油含水率较高，而且井口采样含水率变化幅度较大，给人工取样增加了较大的难度。人工取样测量虽精度较高，但采样周期长，不能实时把握开采原油含水率的变化满足生产储运的需要，更无法满足自动化生产。在线仪表能够实现实时测量，但在温度、矿化度等外界影响因素的作用下难以满足油田实际生产的可靠性、稳定性要求。因此，开展原油含水率测量方法的研究是提高原油含水率检测仪表精度和自动化生产水平的关键。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置及方法，其解决了现有技术中测量周期长、精度低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，包括纵向五电极阵列传感器，前端信号处理测量电路模块，以及微处理器控制模块和温度监测模块；所述纵向五电极阵列传感器与所述前端信号处理测量电路模块连接，所述前端信号处理测量电路模块与所述微处理器控制模块连接；所述微处理器控制模块与所述温度监测模块连接，所述温度监测模块与所述纵向五电极阵列传感器连接。

进一步地，所述纵向五电极阵列传感器包括筒体，以及套设在所述筒体上的一对激励电极、一对相关流速测量电极以及一个独立的相含率测量电极；所述激励电极设置在所述筒体的两端，所述相关流速测量电极设置在所述激励电极内侧的所述筒体上，所述相含率测量电极设置在所述筒体的中部；所述激励电极与所述前端信号处理测量电路模块连接；所述相关流速测量电极与所述前端信号处理测量电路模块连接；所述相含率测量电极分别与所述前端信号处理测量电路模块和所述温度监测模块连接。

进一步地，所述激励电极、所述相关流速测量电极和所述相含率测量电极均采用不锈钢圆环制成。

进一步地，所述前端信号处理测量电路模块包括信号发生电路、差分放大电路、限幅电路、ADC采样电路；所述信号发生电路经所述差分放大电路与所述激励电极连接；所述差分放大电路与所述限幅电路连接，所述限幅电路与所述ADC采样电路连接，所述ADC采样电路与所述微处理器控制模块连接。

进一步地，所述微处理器控制模块为单片机，所述微处理器控制模块与所述ADC采样电路连接，所述ADC采样电路另一端与所述前端信号处理测量电路模块连接；采用所述微处理器控制模块利用DSP库的基于傅里叶变换的互相关流速算法以及利用DSP库的基于傅里叶变换的含水率算法完成对原油含水率的测量。

进一步地，所述温度监测模块包括模拟量输出温度传感器，恒流源电路，OLED屏幕；所述模拟量输出温度传感器与所述恒流源电路连接，所述OLED屏幕与所述微处理器控制模块相连。

另一方面，本发明提供一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量方法，包括以下步骤：