海洋平台天然气泄漏源多机器人搜寻方法研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ncla02
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
海洋平台上天然气泄漏对海上能源的安全生产造成了极大的影响,高效合理的泄漏天然气检测方法能够防止天然气泄漏造成的危害。传统的无线传感器网络监测技术难以适应复杂海洋环境,保证对平台泄漏气体的正常监测,随着多机器人技术的发展及广泛应用,本文提出多机器人搜寻定位海洋平台上泄漏天然气源的方法,通过对多机器人系统搜索策略的提出和改进,实现对机器人的控制,从而完成对海洋平台上天然气泄漏源的检测和定位。本文首先通过对气体扩散模型及海洋平台多种布局进行分析,并基于CFD软件在不同平台布局场景下的泄漏天然气扩散过程进行了模拟,建立了合适的海洋平台泄漏天然气扩散模型。为实现对多机器人对天然气泄漏源位置的搜索定位,本文将多机器人定位过程分为气体寻找,气体跟踪以及气源确认三个阶段,通过蚁群算法(ACO),粒子群算法(PSO),布谷鸟搜索算法(CSA)三种智能算法的改进优化,提出三种多机器人协同搜索策略,并使用MATLAB软件分别对基于三种策略的多机器人定位过程进行了模拟。在对不同的搜索策略进行分析时,通过对障碍物布局、机器人数量、气源数量等变量因素的改变分析了搜索策略的可行性及适用性。最后,本文将所提出的三种多机器人搜索策略进行了对比研究及误差分析,探究了多机器人系统在不同搜索环境下的适应能力。结果表明:(1)基于ACO,PSO,CSA三种算法的多机器人系统均能实现对海洋平台天然气泄漏源的定位;(2)本文所提出三种搜索策略的相同点为:不同障碍物布局对多机器人的定位成功率及定位时间具有不同的影响;多机器人系统机器人数量在一定范围内的增加能够提高泄漏源定位成功率,减小定位时间;相比于对单个泄漏源定位,多机器人系统在两个泄漏源扩散场景下对泄漏源定位时具有更低的成功率,且需要更多的时间;(3)当机器人泄漏源位置进行搜索定位时,在机器人数量及泄漏源数量一定的特定场景下,基于ACO,PSO,CSA算法的搜索策略对泄漏源定位效果也有所差异,其中,基于PSO的搜索性能略优于其他两种算法。
其他文献
背景:食管癌(Esophageal cancer,EC)被认为是全世界最常见的恶性肿瘤之一,在消化系统肿瘤中发病率居第三位,致死率排第六位[1]。其中食管鳞状细胞癌(Esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是最常见的病理类型,在我国 ESCC发病率最高,病死率多超过90%,具有很强的侵袭性,由于检出率低,确诊时通常为晚期,预后不良,五年生存率极低。此外,食管
学位
加氢技术在石油炼制行业中已趋于成熟,是近几十年来原油精制和改质、重油和渣油加工的重要方法。近年来,随着全球生态环境的恶化,人们越来越重视环境问题,世界范围内对轻质、洁净燃油的需求量越来越大,加氢技术在石油炼制领域中的重要性也日益突出。加氢裂化反应、加氢精制反应等均为放热反应,反应放热量过高会导致催化剂床层内部的温度在短时间内迅速上升,并达到难以控制的程度,导致催化剂失活、降低反应物转化率、影响产品
学位
背景:炎性疼痛是最常见的临床症状之一,它严重影响着患者的生活和工作质量。炎性痛发病的分子机制尚不完全清楚,探索针对其有效的治疗靶点仍是一大难题。丘脑外侧缰核(Lateral habenula,LHb)是参与调节疼痛的大脑区域之一,它接收来自脊髓的直接和间接传入的疼痛信号,是目前研究的热点脑区。钙激活氯离子通道调节剂1(Calcium-activated chloride channel regul
学位
考虑到单一修复技术在石油烃污染土壤修复方面的局限性,本文开展了化学氧化与微生物法联合修复技术的研究,使用了一种氧化性、稳定性强,活性氧含量高,并且能为土壤提供氮源的固体过氧化物——过氧化尿素(UHP),联合生物强化法修复实际污染场地中的石油烃污染土壤。本文利用正交实验对UHP氧化的影响因素与水平进行探究,并对方案进行优化,联合复配出的石油烃降解菌对污染土样进行48 d修复,考察两种修复顺序及两种激
学位
以人工智能为核心的故障预测与健康管理技术是保障旋转设备健康平稳运行的重要手段之一。本文选取滚动轴承和涡轮发动机为研究对象,针对故障预测在实际应用中存在的故障数据匮乏导致分类预测精度偏低、传统健康退化曲线需服从线性或指数分布假设而难以准确描述设备退化过程及单一预测模型泛化能力差、预测精度低等问题,综合运用信号处理和深度学习技术,开展故障数据增强、无监督退化指标构建及剩余使用寿命预测方法研究。主要内容
学位
背景:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是全球常见神经系统变性疾病,发病率逐年上升,从表现为非运动症状到出现静止性震颤、肌强直、运动迟缓、姿势步态异常四大典型主征可长达20年,由于缺乏特异性早期诊断方法常延误病情,导致患者生活质量及健康状况明显下降。磁共振扩散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)技术能够无创直观显示神经纤维束走行并定量分析神经纤
学位
背景:卒中给全世界人群带来了大量的死亡和残疾,由于人口老龄化等持续的人口变化,卒中在社会层面上的重要性在未来几年可能会持续增加。根据不同的发病机制,卒中被分为出血性和缺血性卒中,缺血性卒中更为常见,其原因是供应相应脑区的血流中断,导致缺血缺氧,继而引起相应脑组织功能丧失和死亡。根据受累脑区位置不同,临床表现多种多样。动脉粥样硬化导致的血栓形成和由此导致的管腔狭窄或闭塞是缺血性卒中最常见的原因。目前
学位
随着油气开发不断向深水、超深水领域迈进,自由站立式立管以其独特的立管结构类型,相较于其他立管形式,在立管与平台的解耦性、安装的机动性以及立管的使用寿命等方面具有非常显著的优势。自由站立式立管在不同控制参数影响下的力学响应对于自由站立式立管的设计、制造以及安装都具有非常重要的意义。本文主要的研究工作如下:(1)基于虚功原理建立了立管整体静力学求解模型,运用有限差分法进行控制方程离散,最后利用Newt
学位
背景:EIF2S2主要参与人类和动物正常生理过程中的性状遗传,如肤色、色素沉着和毛发纤维。它在临床疾病方面有研究前景,如乳腺癌、卵巢癌、睾丸癌、肺腺癌和结直肠癌等。多项研究表明,在多种恶性肿瘤中,EIF2S2呈高表达状态,在癌细胞中进行的功能分析表明,EIF2S2促进癌细胞的生长和转移,对肿瘤患者预后也有一定的预测价值。目的:对TCGA数据库乳腺癌组织RNA测序结果中EIF2S2的表达水平进行统计
学位
针对油气田站场指针式仪表的示数检测,本文提出了利用巡检机器人代替人力,通过摄像机采集的图像来识别示数的方法,并进行了相关算法的研究。在图像预处理方面,针对巡检机器人采集图像质量不高的问题,首先通过3D降噪算法;再针对不同曝光状态的图像采取不同的算法调节,使得欠曝光和过曝光图像都能够调整为正常曝光的图像。在仪表智能检测方面,提出了基于改进的YOLOv5的仪表识别算法。在卷积神经网络的基础上,自制仪表
学位