基于信息熵的管道泄漏检测研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:kql999
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管道运输是我国最常见的运输方式之一,在油气输送方面起着越来越重要的作用。随着管道建设的日益增多,很多管道由于一些自然或人为因素,管道泄漏时有发生,造成了巨大的经济损失和环境污染,还会产生严重的生产事故甚至危及人们的生命。因此,如何建立高效的管道泄漏检测系统,及时发现管道泄漏,是现今的研究重点。本文针对这个问题展开研究,主要研究工作如下:(1)设计了一套完整的管道泄漏检测系统,对系统的软硬件设计进行了说明,并通过实验来采集管道四种工作状态下(正常运行、泄漏开始、持续泄漏、泄漏结束)的管道压力信号序列,作为本文算法的分析信号。(2)针对管道压力信号,利用排列熵算法提取时间序列的特征,通过判定所提取特征的变化,实现管道的泄漏检测。考虑到单尺度排列熵的局限性,提出了基于多尺度加权排列熵的管道泄漏检测方法,探究了不同尺度下压力时间序列的特征变化。实验结果证明了多尺度加权排列熵算法的优越性。(3)针对管道压力时间序列,本文提出一种基于Hellinger距离的管道泄漏检测方法。该方法根据管道正常运行时的压力数据,利用滑动窗方法建立时间序列,并基于Hellinger距离构建管道泄漏检测的统计量。为了能够更加准确的监测管道的泄漏,通过休哈特控制图(Shewhart control chart)建立控制限。仿真结果表明该方法简单、有效且具有较好的实时性。
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