长距离光感油气管道监测信号分析方法研究
发布时间：2021-12-12 00:24
随着科学技术不断地向高精尖发展,不少新能源、清洁能源如太阳能、风能等出现在我们的生活当中,但现阶段石油、天然气资源依旧是支撑工业发展和人们生产、生活所需的最主要的能源,且石油、天然气的储量及需求在地域的分布上严重不均衡。纵观近些年出现的输油输气管道安全事故,都造成了非常严重的后果,因此,保证输油输气管道的安全成为研究者研究的热点,急需寻找一种能够实时监测管道安全的系统,并找到合适的算法支撑。针对光纤输油输气管道监测系统所占据的重要地位,急需开发强有力的算法支撑,在通过比较现有的光纤监测系统结构和算法的基础上,提出一种时域、频域及尺度域结合的光纤振动信号分析方法。为得到输油输气管道沿线实时振动信息,搭建了光纤监测系统信号获取平台,使用FPGA和DSP作为硬件平台的核心部件,完成对光纤线路三种典型入侵形式(分别为机械挖掘振动、打孔盗油振动、人工挖掘振动)的数据采集。为后续信号处理做原始数据支持。针对管道入侵形式的多种多样,分别提取三种典型入侵信号的时域、频域和尺度域的信号特征。选取时域中信号短时能量、短时过电平率作为表征时域特征的参量;研究表明,过电平率用来区分有无振动具有较好的效果,但难...
【文章来源】： 华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤预警监测系统现状
1.2.1 基于光纤布拉格光栅的分布式传感系统
1.2.2 Michelson光纤干涉仪
1.2.3 Mach-Zehnder光纤干涉仪
1.2.4 光时域反射计(OTDR)
1.2.5 相位敏感光时域反射计((37)-OTDR)
1.3 信号分析方法综述
1.3.1 时域信号分析方法
1.3.2 频域信号分析方法
1.3.3 尺度域信号分析方法
1.4 课题研究内容
1.5 本章小结
第2章 光纤监测系统信号提取及分析理论基础
2.1 光纤监测系统信号提取原理
2.2 振动信号小波分解
2.3 小波包分解原理
2.4 本章小结
第3章 光纤预警系统信号获取平台的搭建
3.1 硬件系统组成
3.1.1 光纤传感模块结构及定位原理
3.1.2 FPGA信号采集模块
3.1.3 DSP信号处理模块
3.1.4 信号传输流程
3.2 数据采集与处理软件设计
3.3 光纤预警系统软件设计
3.4 光纤预警系统实验验证
3.5 本章小结
第4章 输油输气管道光纤振动信号分析
4.1 光纤振动信号时域分析
4.1.1 光纤振动信号平均能量分析
4.1.2 光纤振动信号短时过零率分析
4.1.3 光纤振动信号短时过电平率分析
4.1.4 光纤振动信号短时过零率和短时过电平率分析
4.2 光纤振动信号频域分析
4.3 本章小结
第5章 光纤振动信号小波域特征提取
5.1 离散小波分解
5.2 小波系数能量方差检测方法
5.3 振动信号小波包分解
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种相干光时域反射计长度校准方法研究 [J]. 郑祥亮,沈倩,孙权社,王恒飞,赵发财. 中国测试. 2019(09)
[2]高架桥下方高铁地震波场的特征量提取 [J]. 鲍铁钊,宁杰远,张献兵. 北京大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]某铬铁矿区地震波场正演模拟研究 [J]. 杨建强,杨振,杨玉波. 物探化探计算技术. 2019(04)
[4]我国常规与非常规石油资源潜力及未来重点勘探领域 [J]. 郑民,李建忠,吴晓智,于京都,李欣,柳庄小雪,王建,易庆. 海相油气地质. 2019(02)
[5]准噶尔盆地石油地质条件、资源潜力及勘探方向 [J]. 何文军,王绪龙,邹阳,杨海波,赵龙梅,吴斯,丁靖,鲍海娟,吴海生. 海相油气地质. 2019(02)
[6]浅析当前中国石油开采的现状及其措施 [J]. 吴昊. 化工管理. 2019(17)
[7]石油管道储运安全及事故预防措施的探讨 [J]. 才振亚. 当代化工研究. 2019(05)
[8]基于天然气输气管道运行的风险分析与安全保障研究 [J]. 单天智,高丽丹. 当代化工研究. 2019(03)
[9]改进经验模态分解算法在光纤布拉格光栅周界入侵行为分类中的应用 [J]. 陈勇,安汪悦,刘焕淋,刘志强,周立新. 中国激光. 2019(03)
[10]天然气长输管道阴极保护有效性影响因素 [J]. 吴云鹏. 石化技术. 2019(02)
博士论文
[1]基于Φ-OTDR的分布式光纤振动传感系统关键技术研究[D]. 单媛媛.南京大学. 2019
本文编号：3535666
【文章来源】： 华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤预警监测系统现状
1.2.1 基于光纤布拉格光栅的分布式传感系统
1.2.2 Michelson光纤干涉仪
1.2.3 Mach-Zehnder光纤干涉仪
1.2.4 光时域反射计(OTDR)
1.2.5 相位敏感光时域反射计((37)-OTDR)
1.3 信号分析方法综述
1.3.1 时域信号分析方法
1.3.2 频域信号分析方法
1.3.3 尺度域信号分析方法
1.4 课题研究内容
1.5 本章小结
第2章 光纤监测系统信号提取及分析理论基础
2.1 光纤监测系统信号提取原理
2.2 振动信号小波分解
2.3 小波包分解原理
2.4 本章小结
第3章 光纤预警系统信号获取平台的搭建
3.1 硬件系统组成
3.1.1 光纤传感模块结构及定位原理
3.1.2 FPGA信号采集模块
3.1.3 DSP信号处理模块
3.1.4 信号传输流程
3.2 数据采集与处理软件设计
3.3 光纤预警系统软件设计
3.4 光纤预警系统实验验证
3.5 本章小结
第4章 输油输气管道光纤振动信号分析
4.1 光纤振动信号时域分析
4.1.1 光纤振动信号平均能量分析
4.1.2 光纤振动信号短时过零率分析
4.1.3 光纤振动信号短时过电平率分析
4.1.4 光纤振动信号短时过零率和短时过电平率分析
4.2 光纤振动信号频域分析
4.3 本章小结
第5章 光纤振动信号小波域特征提取
5.1 离散小波分解
5.2 小波系数能量方差检测方法
5.3 振动信号小波包分解
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种相干光时域反射计长度校准方法研究 [J]. 郑祥亮,沈倩,孙权社,王恒飞,赵发财. 中国测试. 2019(09)
[2]高架桥下方高铁地震波场的特征量提取 [J]. 鲍铁钊,宁杰远,张献兵. 北京大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]某铬铁矿区地震波场正演模拟研究 [J]. 杨建强,杨振,杨玉波. 物探化探计算技术. 2019(04)
[4]我国常规与非常规石油资源潜力及未来重点勘探领域 [J]. 郑民,李建忠,吴晓智,于京都,李欣,柳庄小雪,王建,易庆. 海相油气地质. 2019(02)
[5]准噶尔盆地石油地质条件、资源潜力及勘探方向 [J]. 何文军,王绪龙,邹阳,杨海波,赵龙梅,吴斯,丁靖,鲍海娟,吴海生. 海相油气地质. 2019(02)
[6]浅析当前中国石油开采的现状及其措施 [J]. 吴昊. 化工管理. 2019(17)
[7]石油管道储运安全及事故预防措施的探讨 [J]. 才振亚. 当代化工研究. 2019(05)
[8]基于天然气输气管道运行的风险分析与安全保障研究 [J]. 单天智,高丽丹. 当代化工研究. 2019(03)
[9]改进经验模态分解算法在光纤布拉格光栅周界入侵行为分类中的应用 [J]. 陈勇,安汪悦,刘焕淋,刘志强,周立新. 中国激光. 2019(03)
[10]天然气长输管道阴极保护有效性影响因素 [J]. 吴云鹏. 石化技术. 2019(02)
博士论文
[1]基于Φ-OTDR的分布式光纤振动传感系统关键技术研究[D]. 单媛媛.南京大学. 2019
本文编号：3535666
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