基于智能信息處理理論的輸油管道泄漏檢測定位技術研究.pdf

1、石油管道運輸系統是石油運輸的重要方式，對國民經濟建設具有重要意義。但是，石油管道的腐蝕老化和屢禁不止的打孔盜油等因素導致管道泄漏事故頻發(fā)，不僅給企業(yè)帶來經濟損失，而且污染環(huán)境、影響人民的生命財產安全。因此，及時發(fā)現和精確定位管道泄漏對于減少損失、管道安全運行管理意義重大。由于石油管道工況環(huán)境復雜，泄漏方式和產生的原因很多，目前還沒有具有普適性的石油管道泄漏檢測和定位系統，工程現場往往需要幾種方法相互補充、相互驗證。用信號處理、控制工程領

2、域的新理論、新方法解決石油管道泄漏檢測和定位問題，不僅是對現有泄漏檢測與定位方法的補充和驗證，也是提高現有系統準確性、適用性、及時性等的好方法。
　　本文在分析了常用管道泄漏檢測方法性能指標的基礎上，探討了選擇次聲波信號作為研究對象的理論依據，系統研究了智能信息處理方法，并對油田現場采集信號進行了泄漏診斷與定位研究。主要研究工作如下：
　　1、分析并驗證了雙邊非局部均值去噪法相對于均值濾波、中值濾波、高斯濾波、非局部均值去噪

3、、雙邊去噪等方法對于管內聲波信號去噪更具穩(wěn)定性和適用性。復雜多樣的管道泄漏監(jiān)測信號具有混沌特性，單一的泄漏信號降噪方法難以有效保持混沌信號局部結構特性。針對該問題，本文通過小波1級分解加半硬軟閾值去噪法去除部分高頻噪聲，再用 db9小波基4級分解加半硬軟閾值去噪法去除部分中高頻噪聲。經過前兩步粗降噪后，最后利用保持信號局部結構特性的雙邊非局部均值法進行降噪。實驗證明這種主從遞階結構的復合降噪方法可以實現對管道泄漏監(jiān)測信號有效降噪。

4、>　　2、提出采用隨機不確定性理論中矩陣奇異值信息熵差與散度相融合構造信息偏差量的方法判別信號的相似度，并給出了構造信號E M D特征矩陣方法、構造信號Hankel特征矩陣方法和計算特征矩陣的奇異值、奇異值的離散概率分布、信號的香農對數信息熵方法。提出了定位泄漏的具體方法，即：截取長度為50采樣點的無泄漏信號，以滑動窗法與實測信號進行匹配對比，繪制了信息偏差量曲線，若曲線中出現大于閾值的點，則可判定和定位泄漏。
　　3、基于模糊集

5、理論，提出了基于模糊相似度的泄漏檢測和基于模糊熵差的定位泄漏方法；構造了信號的直覺模糊集，提出了基于直覺模糊集理論的管道泄漏檢測和定位方法，增加了方法的普適性；研究了模糊C-均值聚類算法、樣本加權和屬性加權相結合的的模糊 C-均值聚類算法、樣本加權、屬性加權和類加權的信息熵正則化自適應加權模糊聚類算法，并將樣本、屬性和類三種加權方法與正則化嵌入局部信息的核空間模糊C-均值聚類算法相結合，提出了適應時序聚類的正則化嵌入局部信息的核空間模糊

6、C-均值聚類算法。基于該算法，提出用模糊劃分熵判斷和定位泄漏的方法。實驗證明，基于模糊集理論方法適用于泄漏信號的識別和定位。
　　4、提出了基于數據場理論的輸油管道泄漏檢測與定位方法。將高斯截斷窗和數據場勢函數相結合，提出了適于時間序列快速求勢值分布的方法?？筛鶕畲蠓橇銊葜荡_定泄漏信號及判定泄漏位置。實驗證明，基于數據場理論求信號奇異值的方法，也適用于石油管道泄漏信號的檢測和定位研究。
　　5、以某石化輸油管道監(jiān)測系統所采