[发明专利]基于堆栈自编码的气液两相流管道泄漏声发射检测方法

说明书

本发明公开了一种基于堆栈自编码的气液两相流管道泄漏声发射检测方法，属于管道泄漏检测技术领域，步骤包括：采集气液两相流管道各种流型的泄漏信号与背景噪声信号，将信号分割为训练集和测试集，对训练集和测试集进行相同的最大值最小值归一化，调整堆栈自编码网络结构及参数并使用训练集进行训练，使用SoftMax对结果进行分类，测试集对训练好的模型进行准确率验证，使用训练好的模型即可实现两相流流型识别及管道是否泄漏判别两大目标。本方法能实现在复杂工况下的气液两相流管道泄漏的精确识别，能及时捕捉到管道泄漏的隐患，为事故的预防和管道的维修提供很大的帮助。

技术领域

本发明属于管道泄漏检测领域，具体地涉及一种气液两相流管道在已知流型或未知流型情况下的泄漏识别方法，尤其涉及一种基于堆栈自编码的气液两相流管道泄漏声发射信号识别方法。

背景技术

气液两相流广泛存在于许多工业过程中，尤其是在管道中。当气相和液相流体在管道内被输送的时候，由于气液流量、管内压力、管道形状及方向、介质属性等原因，气液两相流会产生不同的流型。而由于气体和液体的物理属性相差较大，气液两相流管道内部非常不稳定，管道也极易产生较大的振动，这使得因管道老化、疲劳或磨损破坏产生的泄漏时常发生，而两相流不稳定和复杂的特性又使得泄漏检测非常困难，常规的检测方法很难有效检测出气液两相流管道的泄漏。因此研究一种能准确检测出气液两相流管道泄漏的方法对保障气液两相流管道安全运行具有重要意义。

现在的管道检测与监测方法主要包括基于硬件和基于软件两类检测方法。基于软件的方法是使用数据采集系统实时采集管道的参数如压力、流量、温度等数据，利用建立好的动态模型、压力梯度、质量体积平衡等方法计算数学模型来检测管道异常并定位。但由于气液两相流复杂多变，通过这类方法很难对两相流进行泄漏检测。而基于硬件的方法大多针对单相稳定管道的研究，对于多相流泄漏检测研究较少，但表现出较高的可行性。中国专利CN107907279A公开了一种基于小波系数增幅的多相流管道泄漏声波信号分析方法，该方法通过判断小波近似系数与细节系数幅值比分析泄漏信号，从而实现泄漏识别。中国专利CN10818059A公开了一种基于小波信号的多相流管道泄漏声波信号识别方法，该方法通过对小波系数能量极值分析判断能量损失，根据能量守恒对泄漏进行识别。

综上所述，现有的对于多相流泄漏检测的方法很少，大多没有形成可靠的方法，上述两种方法都是基于声波信号进行泄漏检测，且均未详细考虑流型；此外，现有的多相流泄漏技术均是对某种特定多相流流型某个特定泄漏方向进行识别，未考虑实际情况中多种流型及两相流不同泄漏方向的差异；在多相流泄漏信号采集后大多方法采用如小波变换等信号处理方法进行繁琐处理后进行识别，并没有涉及不需特征提取直接对原始信号进行识别的方法。

发明内容

为解决以上存在的技术不足，本发明提供了一种基于堆栈自编码的气液两相流管道泄漏声发射信号识别方法，利用堆栈自编码强大的特征提取能力和模式识别能力实现考虑泄漏方位的两相流管道泄漏状态判别，实现已知流型或未知流型气液两相流管道泄漏的快速识别。

本发明所采用的技术方案如下：

基于堆栈自编码的气液两相流管道泄漏声发射检测方法的检测装置，包括：声发射传感器，前置放大器，声发射采集卡，带有检测软件的工控机；所述声发射传感器通过耦合剂与检测对象表面连接；所述检测对象为设有缺陷的气液两相流管道；所述声发射传感器通过自带信号线与前置放大器连接；所述前置放大器通过信号电缆与声发射采集卡连接；所述声发射采集卡通过自带连接装置如USB接口或PCI插槽与工控机相连。

一种利用上述系统对气液两相流管道进行泄漏检测的方法，包括以下步骤：

1)调整气液两相流管道中流体的流型，采集不同泄漏方向下不同流型的泄漏声发射信号和不同流型不泄漏时的背景噪声信号；