一种声矢量传感器的长输油气管道泄漏检测和定位方法技术

一种声矢量传感器的长输油管道泄漏检测和定位方法，建立长输油气管道泄漏声音数据库，声矢量传感器阵列感知长输油气管道泄漏声音，进行数据采集，全阵列接收数据自相关矩阵特征分解，根据子空间理论并利用最小二乘法得到阵列导向矢量矩阵估计值并进一步得到方位角和俯仰角的估计值，结合声压标量传感器测量的声强并与数据库中的数据比对给出管道泄漏点距离以及管道损伤情况和泄漏状况的总体信息并发送给信息接收中心；本发明专利技术方法利用人工智能技术，建立了管道泄漏声音数据库，将管道泄漏声音和其它噪声分开，有效预防了漏报和虚报的概率，利用声矢量传感器提高了管道泄漏点的定位精度，弥补了现有检测定位方法的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种声矢量传感器的长输油气管道泄漏检测和定位方法
本专利技术专利涉及一种长输油管道泄漏检测方法，尤其涉及一种声矢量传感器的长输油管道泄漏检测和定位方法。
技术介绍
用长输管线输送流体是一种方便经济的运输方法。这种运输方法被用于各种液体和气体的输送，因此长输管道在工业中有着广泛的应用。随着我国经济发展和能源结构转变，石油和天然气这些清洁能源的需求不断增加，管道分布越来越广。长输油气管道已经成为我国能源大动脉的重要组成部分，在国民经济中的战略地位十分重要。长输油气管道的特点是点多线长，且多数为地埋管道。由于使用环境恶劣，随着服役时间不断增长，腐蚀、地形沉降、重压、机械施工及人为破坏管道窃取石油资源，严重威胁着石油管线的安全和周围的自然环境，同时带来不可估量的经济损失，如果能够及时发现泄漏并确定泄漏位置，将带来明显的经济效益和社会效益。油/气管道泄漏时会有油/气从损伤的管道中喷射出来，流体从管道中喷射出来的时候会有声音产生，通过对这种声音的探测和定位完成长输油管道泄漏点的检测和定位。目前检测泄漏及定位的方法，管内探测球方法，探测球是一类基于超声技术或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声矢量传感器的长输油气管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：/n所述声矢量传感器阵列为三维空间任意分布阵列，其阵元是由一个声压传感器和三个空间轴向垂直的振速传感器构成的声矢量传感器，所有的声矢量传感器的对应振速传感器相互平行；P为声强分量，(x

【技术特征摘要】
1.一种声矢量传感器的长输油气管道泄漏检测和定位方法，其特征在于：
所述声矢量传感器阵列为三维空间任意分布阵列，其阵元是由一个声压传感器和三个空间轴向垂直的振速传感器构成的声矢量传感器，所有的声矢量传感器的对应振速传感器相互平行；P为声强分量，(xm,ym,zm)分别是第m个阵元的x轴、y轴和z轴方向质点振速传感器，其中，m＝1,…,M，M为阵列的阵元数；
声矢量传感器阵列的泄漏点的检测和定位方法的步骤如下：阵列接收K个不同频率的远场、互不相关的窄带声波入射信号，
步骤一、建立长输油气管道泄漏声音数据库；
根据长输油气管道经过的实际路线的不同埋藏深度，不同自然环境，不同的地质特点，对油气管道泄漏的声音进行全面学习，学习输油管道在各种埋藏深度、各种损伤情况下、各种裂缝、各种孔洞、各种自然环境下的泄漏声音，根据传感器所在位置的管道埋藏深度和自然环境和地质特点将相应的泄漏声音数据库存储到声矢量传感器的芯片中，同时将每一个传感器的空间位置坐标信息也存储在该芯片中；
步骤二、声矢量传感器阵列感知长输油气管道泄漏声音，开启采样时钟并进行数据采集；
当声矢量传感器感知的声音为其数据库中的泄漏声音时，开启采样时钟并进行数据采集，对输油管线上M个声矢量传感器组成的阵列接收信号进行N次采样得到第一组采样数据X，阵列的接收信号延时ΔT后进行同步采样，得到第二组采样数据Y，X和Y均为4M×N的矩阵，K＜M-1，M是感知到管道油气泄漏的声矢量传感器，它的数量是由实际情况确定的；



其中，vx＝sinθkcosφk，vy＝sinθksinφk，vz＝cosθk，θk∈[0，π/2]是第k个信号的俯仰角，φk∈[-π，π]为第k个信号的方位角，xmp(n)表示第m个阵元的声压传感器输出信号的第n次采样数据，表示第m个阵元的x轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据，表示第m个阵元的y轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据，表示第m个阵元的z轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据；ymp(n)表示延时ΔT后第m个阵元的声压传感器输出信号的第n次采样数据，表示延时ΔT后第m个阵元的x轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据，表示延时ΔT后第m个阵元的y轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据，表示延时ΔT后第m个阵元的z轴方向质点振速传感器输出信号的第n次采样数据，m＝1,…,M表示阵元数，n＝1,…,N表示采样数；
第一组采样数据矩阵X＝A1P+N1，其中，P＝[p1,p2,…,pK]为K个互不相关入射声波的声强，N1＝[n11,n12,…,n1M]为噪声矩阵，信号和噪声互不相关，A1为4M×K的阵列导向矢量矩阵，A1＝[A11,A12,…,A1k，…，A1K]，其中，表示第k个信号对应的阵列导向矢量，a1k＝pk[1，sinθkcosφk,sinθksinφk，cosθk]T表示第k个信号在坐标原点(参考点)处声矢量传感器感应的声压和声速矢量，是输油气管道上的M个声矢量传感器与位于原点处的声矢量传感器之间相位差构成空域导向矢量，(xm,ym,zm)为第m个声矢量传感器的位置坐标；
第二组采样数据矩阵Y＝A2P+N2，其中，A2＝A1Φ，A2为4M×K的阵列导向矢量矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂宝，廖桂生，孙长征，蒋媛，卢进军，熊召新，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61