城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏診斷方法的相關(guān)探討

陳俊名（重慶凱源石油天然氣有限責(zé)任公司，重慶 400021）

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏診斷方法的相關(guān)探討

陳俊名
（重慶凱源石油天然氣有限責(zé)任公司，重慶 400021）

近年來(lái)，城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)展迅速，不僅促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高，而且改善了人們的生活條件。隨著燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)在城市內(nèi)部的大面積敷設(shè)，受自然因素和人為因素影響，管網(wǎng)人工挖掘、老化和腐化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，導(dǎo)致管網(wǎng)泄漏事故屢見(jiàn)不鮮，引發(fā)較多的安全問(wèn)題，給城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全性造成較大的侵襲和挑戰(zhàn)。因此，加大對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行診斷具有必要性。

燃?xì)夤芫W(wǎng)；泄漏診斷；定位；系統(tǒng)軟件

燃?xì)庾鳛橐环N清潔、高效的能源，在城鎮(zhèn)中的使用份額呈現(xiàn)出逐漸升高的發(fā)展趨勢(shì)，要提升天然氣的使用效果，確保其能夠在城市中廣泛推廣和普及使用，需要嚴(yán)格按照燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的建設(shè)要求，做好燃?xì)庠O(shè)備建設(shè)工作。燃?xì)庠诔鞘袃?nèi)部的大面積敷設(shè)，地下管網(wǎng)線的數(shù)量增多，呈現(xiàn)復(fù)雜和密集情況，安全隱患頻出，天然氣管道斷裂、泄漏和大面積用戶停氣現(xiàn)象嚴(yán)重，預(yù)示著城鎮(zhèn)燃?xì)獍踩呀?jīng)進(jìn)入到了高危時(shí)期。

1 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏識(shí)別

在對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏情況進(jìn)行識(shí)別時(shí)，主要是運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，需要充分利用網(wǎng)絡(luò)的信息處理功能，來(lái)提取樣本數(shù)據(jù)，通過(guò)隱含層神經(jīng)元進(jìn)行運(yùn)算，在特征空間提取模式特征，并進(jìn)行類別劃分，將分析結(jié)果通過(guò)輸出層輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)類型的識(shí)別。首先，需要建立泄漏識(shí)別系統(tǒng)，創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸入泄漏的樣本數(shù)據(jù)并做好相關(guān)處理，對(duì)采集到的新的泄漏數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，計(jì)算出泄漏識(shí)別結(jié)果。其次，確定2BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。需要建立三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，明確輸入神經(jīng)元的總體量，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要將R作為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)壓力點(diǎn)，將L設(shè)置為輸出層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)。在對(duì)隱含層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)的選擇，需要以選取最小誤差為主。但是，通常神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，給日常的正常訓(xùn)練造成較大的影響，嚴(yán)重者甚至?xí)霈F(xiàn)陷入局部解的情況，要想確保選取閾值初始值和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的合理性，需要將數(shù)值維持在（-1，1）之間，并不斷的進(jìn)行調(diào)整。再次，需要采用數(shù)學(xué)方法模擬管網(wǎng)泄漏狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，將實(shí)際得到的數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析和校對(duì)，將軟件的在線仿真結(jié)果精度控制在5%以內(nèi)。具體的操作步驟為：第一步，確保城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的正常運(yùn)行，明確各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在正常運(yùn)行下的壓力值。第二步，對(duì)每根管段發(fā)生的泄漏量的壓力值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第三步，每根管段在不同泄漏工況下的樣本數(shù)據(jù)需要通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力值減去泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力值來(lái)求得。第四步，需要截取一部分?jǐn)?shù)據(jù)，作為訓(xùn)練樣本來(lái)使用，該部分?jǐn)?shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練工作完成后，才可以開(kāi)展另一部分?jǐn)?shù)據(jù)的選取，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)方式，對(duì)數(shù)據(jù)的性能進(jìn)行測(cè)試[1]。

2 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏定位

首先，泄漏點(diǎn)定位模型。城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏定位，需要結(jié)合具體的泄漏點(diǎn)，做好定位模型，管網(wǎng)中的壓力、流量和溫度等會(huì)隨著時(shí)間和空間因素的影響而發(fā)生變化，但是管段上的管徑不會(huì)發(fā)生較大的變化，要確保泄漏點(diǎn)定位的合理性，需要明確參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系，明確數(shù)值內(nèi)部的關(guān)聯(lián)。需要作出以下假設(shè)：第一，由于管段的長(zhǎng)度比管段的直徑大，需要確保流體參數(shù)分布的均勻性。第二，燃?xì)庠诠芏沃刑幱诜€(wěn)定流動(dòng)。大部分燃?xì)夤苤械娜細(xì)饬鲃?dòng)不需要考慮流動(dòng)的不穩(wěn)定性，但是超高壓天然氣必須考慮燃?xì)饬鲃?dòng)的穩(wěn)定性。第三，等溫流動(dòng)被稱為燃?xì)庠诠芏蝺?nèi)的流動(dòng)。其次，泄漏管段識(shí)別。需要構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)泄漏管段識(shí)別系統(tǒng)，輸入訓(xùn)練樣本，將各個(gè)管段中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)帶入到區(qū)域中進(jìn)行識(shí)別，在得到泄漏管段后，需要結(jié)合泄漏時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，采用模擬法對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，將泄漏點(diǎn)的誤差控制在5%以內(nèi)[2]。

3 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏軟件，能夠?qū)芫W(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的識(shí)別，一旦出現(xiàn)泄漏時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，診斷出泄漏的具體位置，有利于及時(shí)維修，提高了系統(tǒng)診斷效率。要想確保診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的合理性，需要充分利用VC++的平臺(tái)下編制軟件主界面，采用MATLAB進(jìn)行計(jì)算。軟件工程模塊主要包括以下幾方面內(nèi)容：第一，管網(wǎng)計(jì)算。對(duì)管網(wǎng)泄漏參數(shù)進(jìn)行模擬，運(yùn)用水利計(jì)算原理，將模擬后的數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，來(lái)明確管網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)。第二，泄漏診斷。管段泄漏識(shí)別和區(qū)域泄漏識(shí)別主要是依據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能和MATLAB語(yǔ)言編寫來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第三，數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中存放了大量的管網(wǎng)泄漏模擬參數(shù)，需要明確管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)存放是否正確，對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，給用戶查看數(shù)據(jù)信息提供了較大的便利[3]。

4 結(jié)論

本文主要是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別法和管網(wǎng)模型法，為了防止城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全性，需要做好泄漏診斷工作，探討了城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏識(shí)別、定位、泄漏診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等三方面內(nèi)容。通過(guò)建立泄漏識(shí)別系統(tǒng)和確定2BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明確了城鎮(zhèn)管網(wǎng)的泄漏情況。通過(guò)泄漏點(diǎn)定位模型的建立和泄漏管段識(shí)別，明確了泄漏的具體位置。充分利用VC++的平臺(tái)下編制軟件主界面，采用MATLAB進(jìn)行計(jì)算，確保了城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏診斷系統(tǒng)合理性，提升了泄漏診斷效率。

[1] 楊凱，呂淑然，張遠(yuǎn).城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)耦合風(fēng)險(xiǎn)研究現(xiàn)狀及展望[J].災(zāi)害學(xué)，2016，1：162-169.

[2] 承燦赟.無(wú)錫地下燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏成因及措施—從管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析角度探討[J].上海煤氣，2015，2：6-11.

[3] 劉振偉，程五一，阮星島，等.燃?xì)夤艿佬孤┝Ⅲw式隱患排查及危險(xiǎn)性評(píng)估[J].安全與環(huán)境工程，2014，（6）：144-148.

Discussion on Diagnostic Methods of Gas Pipeline Leakage in Towns

Chen Jun-ming

In recent years，the rapid development of urban gas has not only promoted the improvement of the national economy level，but also improved the people’s living conditions.With the natural gas transmission and distribution network in the city within a large area of laying，subject to natural factors and human factors，pipe network mining，aging and corruption is more serious，leading to pipe network leakage accidents are common，causing more security issues，The safety of urban gas pipeline network caused a greater invasion and challenge.Therefore，to increase the leakage of urban gas pipeline network diagnosis is necessary.

gas pipeline network；leak diagnosis；location；system software

TU996

B

1003-6490（2016）12-0112-01

2016-12-25

陳俊名（1988—），男，重慶潼南人，助理工程師，主要從事城鎮(zhèn)燃?xì)夤ぷ鳌?/p>