输油管网泄漏故障监测与定位系统的研究与开发

摘要

在科技飞速发展的今天，管网运输已成为与铁路、公路、航空和水路运输并驾齐驱的五大运输方式之一，管网运输的运行安全和环境保护，对于我国的管网系统研究者显得日益重要。世界各国50％以上的管网已投入使用超过三十年以上，而我国大部分管网也运行了二十年以上，管道的老化日益严重，加上不可避免的腐蚀、磨损和人为破坏等因素，泄漏现象频频发生。由泄漏引发的故障也越发严重，造成的经济损失、环境污染和人员伤亡的事故也越发严重。因此，研究出一套完整的管网泄漏故障诊断与定位的方法以及系统，不仅具有十分重要的社会意义，而且也具有十分重要的科学价值。
　　 本文不仅研究了管网泄漏与定位的基础理论，而且在此基础上，开发了一套完整的输油管网泄漏与定位系统的实验平台，能很好的模拟管网泄漏的各种工况，同时也能验证各种理论方法在实际中的应用。本课题的主要工作如下:
　　 首先，采用台湾研华公司的PCI-1712L高速数据采集卡作为系统的采集设备，通过PCL-10168数据线缆和接线端子ADAM-3968与传感器相连，以实现系统的高速数据采集;并运用美国NI公司的开发的Labview平台设计一套人机对话界面，以实现数据的采集、分析、存储等功能，以实现系统泄漏故障的诊断与定位。其次采用小波消噪软阈值的方法，以实现系统信号的预处理;利用小波变换提取信号突变点的特性，捕捉首末两端压力信号发生突变时的准确位置差。并根据多级数小波分解对信号进行确定准备的信号拐点，并通过对比，选用最佳的分解级数。然后，然后根据模糊决策信息融合的算法，通过对模糊规则和故障辨识度的确定，给出多源传感器泄漏故障诊断系统的定位公式。最后，本文指出了输油管网故障诊断系统中有待于解决的问题和未来的发展方向，同时对接下来的工作研究进行了展望。
　　 本文只是对现有的一些理论知识进行初步的研究以及算法上的分析处理，虽然搭建的实验平台可以高度模拟现场工况的条件。但由于实验平台位于室内，许多野外的自然因素无法考虑在内，而且稳定性和长时间的工作能力也需要大量的时间来验证和完善，与实际的故障诊断系统还存在不小的差距。所以必须验证这些因素，才能将本文所提到的方法应用于实际的故障诊断系统中。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 输油管网泄漏故障诊断与定位方法研究的现实意义及主要内容

1．2．1 泄漏故障诊断与定位方法研究的现实意义

1．2．2 泄漏故障诊断与定位方法的起源与主要内容

1．3 输油管网泄漏故障诊断与定位系统的研究的目的、任务和特点

1．3．1 泄漏故障诊断与定位系统的研究目的和任务

1．3．2 泄漏故障诊断与定位方法的特点

1．4 本课题的研究现状

第2章 管网泄漏定位实验系统组成及定位原理

2．1 管网泄漏系统工作原理

2．2 实验平台设计

2．2．1 硬件机械部分设计

2．2．2 硬件电气部分介绍

2．2．3 Labview监控平台介绍

2．3 本章小结

第3章 基于小波变换的管网泄漏信号消噪处理

3．1 小波变换简介

3．2 连续小波变换

3．3 利用小波变换进行数据处理

3．3．2 离散序列小波变换

3．3．3 小波去噪的阈值处理

3．3．4 小波变换滤波阶数的选择

3．4 本章小结

第4章 基于信息融合理论的输油管网故障诊断方法的研究

4．1 信息融合理论的现状研究

4．2 信息融合理论在故障诊断中的应用

4．2．1 信息融合和故障诊断的关系

4．2．2 基于信息融合技术的诊断方法

4．3 模糊决策理论研究

4．3．1 模糊规则和模糊推理系统

4．3．2 模糊推理系统的扩展原理

4．3．3 模糊推理进行信息融合的基本思想和基本步骤

4．4 模糊决策推理在管网泄漏故障诊断与定位系统中的应用

4．4．1 模糊决策规则的形成

4．4．2 泄漏检测与定位的信息融合模糊决策方法

4．4．3 泄漏检测与定位的信息融合模糊决策应用

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢