卡尔曼滤波和序贯概率比检验在管道泄漏监测中的应用

发布时间：2017-03-22 09:03

  本文关键词：卡尔曼滤波和序贯概率比检验在管道泄漏监测中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 管道泄漏检测技术是保障管道安全生产的重要手段。近年来,随着现代控制理论和信号处理技术的发展,基于软件的泄漏检测方法以其较高的性价比、灵活的运用方式获得了广泛的应用,尤其在国内,其成为对管道泄漏进行连续监测的主要手段。进入21世纪,管道安全生产中又提出了提高定位精度、检测小泄漏信号、降低误报警率等新的要求。本文在此基础上对泄漏检测及其定位技术进行了深入研究。 本文基于负压波法检测管道泄漏的基本原理,提出了利用卡尔曼滤波算法对压力信号波形进行处理获得压力波形特征点的方法。给出了输油管道压力信号的卡尔曼滤波模型,并分析了模型参数对滤波效果的影响。该方法对于检测小泄漏压力信号的拐点也具有一定的作用。 本文针对小泄漏信号的检测,提出了序贯概率比检验的统计决策方法。根据长输管道泄漏检测的实时性要求,提出了用卡尔曼滤波作用生成的归一化新息序列作为序贯概率比检验的输入序列,以满足序贯概率比检验的要求。分析了序贯概率比检验用于管道泄漏检测时的泄漏判断和定位的方法。另外还分析了均值的变化量对检验参数的影响。该方法对小泄漏事故很有成效,而且由于与卡尔曼滤波的配合使用,其定位精度也较高,而且大大降低了管道检测系统的误报警率。 最后,本文在分析了虚拟仪器基本理论的基础上,设计了卡尔曼滤波和序贯概率比检验算法的LabVIEW程序模块,设计的模块可以直接嵌入到现有的管道泄漏实时监测系统中,与小波分析等方法共同作用,提高监测系统的可靠性。
【关键词】：负压波 卡尔曼滤波器 序贯概率比检验 虚拟仪器 小泄漏检测
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH878
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 现代控制理论和信号处理技术在管道泄漏检测中的应用7-13
• 1.2 管道泄漏检测的要求13-14
• 1.3 本文的研究意义及主要研究内容14-16
• 第二章 卡尔曼滤波在管道泄漏检测中的应用研究16-30
• 2.1 负压波检测法基本原理及其关键技术16-18
• 2.2 卡尔曼滤波理论18-23
• 2.2.1 卡尔曼滤波算法18-20
• 2.2.2 标量卡尔曼滤波算法20-22
• 2.2.3 建立模型22-23
• 2.3 卡尔曼滤波提取压力波形拐点23-28
• 2.3.1 参数设置23-24
• 2.3.2 卡尔曼滤波对压力信号波形的作用24-27
• 2.3.3 小泄漏信号的卡尔曼滤波27-28
• 2.4 小结28-30
• 第三章 序贯概率比检验（SPRT）在管道泄漏检测中的应用研究30-46
• 3.1 序贯概率比检验概述30-34
• 3.1.1 假设检验的思想30-31
• 3.1.2 概率比检验31-32
• 3.1.3 序贯概率比检验32-34
• 3.1.3.1 定义32-33
• 3.1.3.2 SPRT 的判决域33
• 3.1.3.3 SPRT 的性质33-34
• 3.2 信号的预处理34-37
• 3.2.1 信号的正态性检验35-36
• 3.2.2 信号的平稳性检验36-37
• 3.2.2.1 逆序检验36-37
• 3.2.2.2 游程检验37
• 3.3 管道泄漏的序贯概率比检验方法37-40
• 3.4 泄漏的判断和定位40-42
• 3.4.1 泄漏的判断40-41
• 3.4.2 泄漏的定位41-42
• 3.5 实验数据分析42-44
• 3.6 小结44-46
• 第四章 虚拟仪器技术在管道泄漏检测中的应用46-55
• 4.1 虚拟仪器46-49
• 4.1.1 虚拟仪器概念46-47
• 4.1.2 虚拟仪器特点47-48
• 4.1.3 虚拟仪器的软件基础48-49
• 4.2 基于LabVIEW 的卡尔曼滤波和序贯概率比检验算法的实现49-54
• 4.2.1 长输管道实时泄漏监测系统的软件设计49-51
• 4.2.2 卡尔曼滤波和序贯概率比检验算法的实现51-54
• 4.3 小结54-55
• 第五章 全文总结55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位论文期间发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 许胜利;刘桂香;赵翔;;机动输油管线泄漏监测技术[J];后勤工程学院学报;2012年03期

2 石小琳;孙志毅;何秋生;孙旭辉;;信息融合在输油管道泄漏检测中的应用研究[J];自动化仪表;2011年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐驰;基于摩擦力在线测量的化学机械抛光终点检测技术研究[D];大连理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 郭洪猛;基于瞬变流法管道泄漏检测若干技术研究[D];天津大学;2007年

2 林涛;管道泄漏监测远程终端模块的研制[D];天津大学;2007年

3 李尧;基于S变换的暂态电能质量检测与分析[D];东北大学;2009年

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本文编号：261212