[发明专利]基于神经网络的天然气流量计检定装置及检定方法

权利要求书

1.基于神经网络的天然气流量计检定装置，包括站控系统和智能检定系统，其特征在于：

所述站控系统内部包括有检定通路（51）、旁路调节通路（52）和站控模块（4），所述检定通路（51）和旁路调节通路（52）相互串联；

所述检定通路（51）内部包括有工作级标准装置（1）、检定台位（2）和调节阀组（3），所述工作级标准装置（1）内部包括有八组并联的标准表管路（11），所述工作级标准装置（1）内部每组标准表管路（11）内部均设置有一台核查超声流量计、一台标准涡轮流量计、一个温度送变器和一个压力送变器；

所述检定台位（2）在检定通路（51）内部设置有七组，所述检定通路（51）内部的七组检定台位（2）分别为DN80检定台位、DN100、DN150检定台位、DN200检定台位、DN250检定台位、DN300检定台位、DN400检定台位，所述DN80检定台位、DN100、DN150检定台位、DN200检定台位、DN250检定台位、DN300检定台位、DN400检定台位相互并联；

所述调节阀组（3）在检定通路（51）内部设置有三组，所述检定通路（51）内部的调节阀组（3）分别为调节阀FV6102L、调节阀FV6202L和调节阀FV6302L，所述检定通路（51）内部的三组调节阀组（3）相互串联；

所述站控模块（4）分别与各个标准表管路（11）上的核查超声流量计、标准涡轮流量计、温度送变器和压力送变器信号连接，所述站控模块（4）分别与DN80检定台位、DN100、DN150检定台位、DN200检定台位、DN250检定台位、DN300检定台位、DN400检定台位、调节阀FV6102L、调节阀FV6202L、调节阀FV6302L、旁通调节阀FV6402L和旁通调节阀FV1814A均信号相连，所述站控模块（4）通过网络连接终端与智能检定系统电信号连接；

所述智能检定系统内部包括有客户端模块（5）和智能控制器（6），所述智能控制器（6）包括工艺仿真模型和系统动态控制模型。

2.根据权利要求1所述的基于神经网络的天然气流量计检定装置，其特征在于：其检定方法为：

所述工艺仿真模型基于正向传播的BP神经网络构建并训练获得，所述系统动态控制模型基于反向传播的BP神经网络构建并训练获得，所述BP神经网络的训练过程如下：

S1：数据集建立，从站控系统获取15120组数据，选取其中的70%作为训练数据，15%作为验证数据，剩余15%作为测试数据进行BP神经网络训练；每组数据均包括调节阀FV6102L、调节阀FV6202L、调节阀FV6302L和旁通调节阀FV6402L的阀门开度、对应的实际检定流量、站场设备状态和站场工艺参数状态；

S2：正向传播模型训练，工艺仿真模型输入层为阀门FV6102L的阀门开度、阀门FV6202L的阀门开度、阀门FV6302的阀门开度、阀门LFV6402L的阀门开度、站场设备状态和站场工艺参数状态，输出层为预测的检定流量；设置判定系数R²作为BP神经网络训练效果的评价指标，R²越接近1，训练效果越好，R²的定义如下：

其中y_i为实际检定流量；为平均流量；f_i为模型预测的检定流量，将训练集输入工艺仿真模型进行网络训练，判定系数R²值超过0.97，拟合效果较好；从验证集中均匀选取2000个点进行结果验证，比较工艺仿真模型输出的预测的检定流量与验证集中实际检定流量的差异，预测的检定流量与实际检定流量基本一致，从而获得训练好的工艺仿真模型；

S3：反向传播模型训练，系统动态控制模型的输入层为实际检定流量、站场设备状态、站场工艺参数状态，输出层为阀门FV6102L的阀门开度、阀门FV6202L的阀门开度、阀门FV6302的阀门开度、阀门LFV6402L的阀门开度；将训练集输入系统动态控制模型进行训练，判定系数R²值为0.92，从验证集中均匀选取2000个点进行结果验证，系统动态控制模型输出的各阀门开度与验证集中对应的阀门开度基本一致，从而获得训练好的系统动态控制模型。

3.根据权利要求2所述的基于神经网络的天然气流量计检定方法，其特征在于：其使用步骤为：

A1：初始化，根据待检的天然气流量计的口径选择对应的检定台（2）的检定台位，并将待检的天然气流量计放置于检定台位上；根据待检的天然气流量计的口径，选择1-8路的标准表管路（11）进行并联连通，初始化检定客户端模块（5），检定客户端模块（5）界面内容刷新；设置检定点并传递给检定客户端模块（5）；

A2：流程切换响应，工作级标准装置（1）检查：检查并获取每条标准表管路（11）上的核查超声流量计、标准涡轮流量计、温度送变器和压力送变器的连通状态和运行参数，并读取每条标准表管路（11）上的温度、压力、流量数据；

检定台位（2）检查：检查并获取待检的天然气流量计的检定台位的连通状态和运行参数；

调节阀组（3）检查：检查并获取调节阀FV6102L、调节阀FV6202L和调节阀FV6302L的连通状态和运行参数；

旁路调节通路（52）检查：检查并获取旁通调节阀FV6402L和旁通调节阀FV1814A的连通状态和运行参数；

站控模块（4）将上述获取的数据传递给检定客户端模块（5）；

A3：流量调节响应，检定客户端模块（5）将A1设置的检定点、A2获取的连通状态和运行参数以及温度、压力、流量数据输入智能控制器（6），然后智能控制器（6）中的系统动态控制模型生成开阀方案，包括调节阀FV6102L、调节阀FV6202L、调节阀FV6302L和旁通调节阀FV6402L各自的阀门开度,智能控制器（6）将开阀方案输入工艺仿真模型进行模拟仿真验证，若仿真输出的检定流量符合待检流量要求，则该开阀方案作为控制指令下发至站控模块（4），若仿真输出结果不满足要求，智能控制器（6）将进一步开展迭代优化运算至最优解，若多次迭代仍无法达到预期目标，则系统自动切出智能检定模式，改为智能控制+人工干预的检定模式,站控模块（4）依据收到的控制指令，控制各个调节阀FV6102L、调节阀FV6202L、调节阀FV6302L、旁通调节阀FV6402L和旁通调节阀FV1814A的阀门开合度，获得正确的待检流量流过待检的天然气流量计，当待检流量偏差稳定在目标流量点的±0.05范围内，提示人工校核，完成检定。