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基于混合模型的管道泄漏检测方法研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 论文选题的背景及意义

1.2 国内外管道泄漏检测技术发展概况

1.3 管道泄漏检测方法

1.3.1 负压波泄漏检测方法

1.3.2 基于管道数学模型的检测方法

1.4 本文所做主要工作

第2章 管道泄漏两级检测方法研究

2.1 管道泄漏检测问题分析

2.1.1 快速、突发性泄漏检测问题分析

2.1.2 微弱泄漏检测问题分析

2.2 管道泄漏两级检测方法

2.2.1 两级检测方法的提出

2.2.2 两级检测方法的内容

2.3 本章总结

第3章 基于神经网络的异常信号检测算法研究

3.1 基于RBF神经网络的异常信号检测算法研究

3.1.1 RBF神经网络结构

3.1.2 算法描述

3.1.3 算法检测异常信号的仿真实例

3.1.4 算法在管道泄漏异常信号检测中的应用实例

3.2 基于BP神经网络的异常信号检测算法研究

3.2.1 BP神经网络学习算法

3.2.2 算法检测异常信号的仿真实例

3.2.3 算法在管道泄漏检测中的应用实例

3.3 基于视神经网络的异常信号检测算法研究

3.3.1 视神经网络算法描述

3.3.2 算法检测异常信号的仿真实例

3.3.3 算法在管道泄漏检测中的应用

3.4 基于时间序列工具箱的异常信号算法研究

3.5 基于神经网络的异常信号检测算法对比分析

3.6 本章总结

第4章 基于混合模型的输油管道泄漏检测方法研究

4.1 输油管道的机理模型

4.1.1 输油管道机理模型建模影响因子分析

4.1.2 输油管道机理模型建模

4.1.3 输油管道机理模型求解方法及仿真

4.2 输油管道的数据驱动模型

4.3 输油管道混合模型

4.3.1 混合模型建模思想

4.3.2 管道混合模型的结构和参数

4.4 基于混合模型的管道泄漏检测方法

4.5 本章总结

第5章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间所得成果

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摘要

随着能源的快速发展,石油、气体等的运输方式引起重视,管道凭借安全经济的特点得到了广泛应用。然而,随着管道人为破坏、设备自然老化、地质、环境、自然灾害等原因,泄漏故障时有发生,给环境以及人的生命财产带来了巨大的威胁。因此,亟需建立高效、经济的管道泄漏检测系统。
  目前,已经有多种管道泄漏检测方法,其中神经网络以及专家系统在泄漏检测中的应用越来越广泛。本文以实现管道泄漏的快速、准确检测为目标,研究了基于混合模型的管道泄漏检测方法,主要进行了以下几方面的工作:
  (1)在分析、总结了目前已有的几种典型管道泄漏检测方法,并对他们的优缺点进行对比的基础上,提出一种管道泄漏两级检测方法,该方法在保证了系统整体响应时间的同时,又提高了检测灵敏度。首先将采集过来的信号经过基于神经网络的异常信号检测模块进行检测,然后将异常信号送入基于混合模型的泄漏检测模块进行泄漏信号检测,分别发挥了神经网络的高速型和混合模型测量的精确度的优势。
  (2)对RBF神经网络算法、BP神经网络算法、视神经网络算法以及时间序列工具箱分别进行了研究,同时利用现场采集的实际数据进行了大量仿真,对上述四种方法的仿真结果做了对比分析,着重分析了每种方法的响应时间和抗干扰性,最终确定视神经网络作为第一级的异常信号检测算法。
  (3)建立输油管道混合模型,混合模型既克服了机理模型难以建立精确的数学模型,数据驱动模型的精度和适用范围受建模数据制约的瓶颈;给出了基于混合模型的管道泄漏检测算法,并且通过实际数据仿真,证明了输油管道混合模型泄漏检测的有效性。
  本文通过理论研究和仿真实验证明,基于混合模型的管道泄漏检测方法能有效、及时的诊断出管道泄漏,具有一定的实际意义。随着理论研究和实践操作能力的进一步提高,该方法将会在管道泄漏检测中发挥更大的作用。

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