基于广义模糊双曲正切模型的输油管网泄漏检测方法

摘要

一种基于广义模糊双曲正切模型的输油管网泄漏检测方法，属于管道检测技术领域。按如下步骤：1、拾取到负压波信号，传递给信号调理板，计算负压波产生的起始位置；2、利用广义模糊双曲正切模型对负压波来源进行分类，判断负压波的产生是由于泄漏、压力越站还是工况调整；3、若负压波来源于压力越站，则检测前一段管道上有没有泄漏，回到步骤1；若负压波来源于泄漏则执行步骤4；若负压波来源于工况调整则执行步骤5；4、给出泄漏警报；本发明的优点：采用广义模糊双曲正切模型来区分负压波的来源。将阀门开度，泵的状态，流量，温度，压力，密度作为广义模糊双曲正切模型的输入变量，并通过输出值来判断是否发生泄漏，防止误报警。

主权项

1.一种基于广义模糊双曲正切模型的输油管网泄漏检测方法，其特征在于，按如下步骤：步骤1、安装在管网中一段管道两端的数据采集装置中的压力传感器拾取到负压波信号，传递给信号调理板，根据负压波到达两端的时间差计算负压波产生的起始位置；根据负压波到达单条管道两端的时间差计算负压波产生的起始位置；公式如下，$X=\frac{L-\alpha (t_2-t_1)}{2}---\left(1\right)$式中X-输油管道泄漏点首端的距离，m；L-输油管道长度，m；α-负压波在输油管道中的传播速度，m/s；t₁-负压波到达首端时间，s；t₂-负压波到达末端时间，s；管道中存在柴油、汽油混输的情况，此时波速在两种液体中的速度是不同的，在这种情况下检测到负压波存在时计算负压波产生的起始位置公式转换为：$X=\frac{(t_1-t_2-\frac{S}{{\alpha }_1}){\alpha }_2+S+L}{2}---\left(2\right)$式中t₁-负压波到达首端时间，s；t₂-负压波到达末端时间，s；S-输油管道中汽油长度，m；α₁-负压波在汽油中传播速度，m；α₂-负压波在柴油中传播速度，m；L-输油管道长度，m；X-输油管道泄漏点距首端的距离，m；步骤2、某一管段上负压波是由本段上某点泄漏、其他管段泄漏产生的压力越站或工况调整产生，利用广义模糊双曲正切模型对负压波来源进行分类，判断负压波的产生是由于泄漏、压力越站还是工况调整；所述的利用广义模糊双曲正切模型对负压波来源进行分类方法如下：1)、模型输出值为1时，代表泄漏发生，负压波来源于泄漏；2)、模型输出值为0.5时，代表负压波来源于压力越站；3)、模型输出值为0时，代表负压波来源于工况调整；广义模糊双曲正切模型第l条模糊规则的形式为：$R^l:\mathrm{IF}(x_1-d_{11})\mathrm{is}{F}_{x_{11}}\mathrm{and}(x_1-d_{12})\mathrm{is}{F}_{x_{12}}\mathrm{and}···\mathrm{and}(x_1-d_{1w_1})\mathrm{is}{F}_{x_{1w_1}}\mathrm{and}$$(x_2-d_{21})\mathrm{is}{F}_{x_{21}}\mathrm{and}(x_2-d_{22})\mathrm{is}{F}_{x_{22}}\mathrm{and}···\mathrm{and}(x_2-d_{2w_2})\mathrm{is}{F}_{x_{2w_2}}\mathrm{and}···$$\mathrm{and}(x_n-d_{n1})\mathrm{is}{F}_{x_{n1}}\mathrm{and}(x_n-d_{n2})\mathrm{is}{F}_{x_{n2}}\mathrm{and}···\mathrm{and}(x_n-d_{n{w}_n})\mathrm{is}{F}_{x_{n{w}_n}}$$\mathrm{THEN}{y}^l=c_{F_{11}}+c_{F_{12}}+···c_{F_{1w_1}}+c_{F_{21}}+c_{F_{22}}+···c_{F_{2w_2}}+···$$+c_{F_{n1}}+c_{F_{n2}}+···c_{F_{n{w}_n}}---\left(3\right)$式中，w_i为将x_i线性变换的个数，i＝1，…，n；d_ij为x_i线性变换点，i＝1，…，n；j＝1，…w_i；为与对应的模糊子集，包括正P和负N两个语言值，当为正P时，为当为负N时，为是与对应的输出常数，IF中输入变量以及THEN中输出常数项都是可选的，但是输出项与输入变量是一一对应的，即如果在IF部分包括则在THEN部分应包括项；相反，如果IF部分不包括则在THEN部分也不包括项；给定一组广义双曲正切型模糊规则基，定义广义输入变量x_i＝x_z-d_zj           (4)d_zj为x_z线性变换点，j＝1，......，w_z；设式中w_z为将x_z线性变换的个数，其中z＝1，......，n，取广义输入变量对应的模糊集合和的隶属函数为和$\left\{\begin{array}{c}{\mu }_{P_{x_i}}\left(x_i\right)=e^{-\frac{1}{2}{(x_i-k_{x_i})}^2}\\ {\mu }_{N_{x_i}}\left(x_i\right)=e^{-\frac{1}{2}{(x_i+k_{x_i})}^2}\end{array}\right.---\left(5\right)$式中，为常数，将简写为简写为简写为k_i，根据模糊规则基得出如广义模糊双曲正切模型：$f\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{c_{P_i}{e}^{k_i{x}_i}+c_{N_i}{e}^{-k_i{x}_i}}{e^{k_i{x}_i}+e^{-k_i{x}_i}}---\left(6\right)$式中，为合计的规则数目，是与对应的输出常量，与对应的输出常量；x₁，…，x_n为从管道中采集来的数据，压力、流量、温度、阀门开度、泵的状态等的改变量，f(x)为模型输出，根据f(x)判断管网中负压波来源；步骤3、若负压波来源于压力越站，则检测前一段管道上有没有泄漏，回到步骤1；若负压波来源于泄漏则执行步骤4；若负压波来源于工况调整则执行步骤5；步骤4、给出泄漏警报；步骤5、结束。