人工智能作為現(xiàn)代設計方法學○1的一個重要組成部分，已經(jīng)在我國管道泄漏監(jiān)測中有了成功應用案例○2。為了解決克—烏成品油管道泄漏監(jiān)測的技術難題，彌補國外技術的不足，根據(jù)克-烏線的情況，采用《HKH系列管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng)》，研究合適的專用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡，確定該網(wǎng)絡在克－烏成品油管道上的適用性。
2人工智能型的管道泄漏監(jiān)測模型
2.1克－烏成品油管道泄漏監(jiān)測的神經(jīng)網(wǎng)絡模型
克－烏成品油管道是長距離多品種油密閉順序輸送管道，兩個進油站，一個出油站，中間又有四個串聯(lián)泵站，每個泵站又都有變頻泵和工頻泵，串聯(lián)泵站沒有流量計，管道內(nèi)混油頭數(shù)量不定，管道輸送壓力變化較大，情況復雜。為了在這種環(huán)境中能正確識別出管道泄漏信號，經(jīng)反復研究，我們設計了專門的網(wǎng)絡。為了給網(wǎng)絡提供盡可能多的信息，我們在沒有流量計的站增加了差壓變送器，用以代替流量計信號。這樣，每個站就有了三種進入網(wǎng)絡的原始信號。
A B C D E F G H
這個網(wǎng)絡圖共分了八層。
A層：是輸入層，其中：
是人工設定的閾值，是與檢測量性質和量程相關的一個數(shù)值。
是輸入量，對于中間的一個站來講，他們分別代表進站壓力、差壓和出站壓力。
B層是模糊層：在此完成檢測量的模糊化， 是上層的輸出、下層的輸入。
(1.1)
其中： ——是與檢測量性質和量程相關的一個系數(shù)，
是與采集數(shù)相關的一個量。
C層：是閾值配置層，在此完成信息分類前的閾值配置。
是人工設置的閾值，對任何輸入 ，該值對應的每一個下級單元都是不同的。
(1.2)
在這里， 1，2，3； 1，2，3……12。
是信號分配器，對于任何輸入 ， 所對應的每一個下級單元都是不同的。
(1.3)
是與 相關的閾值。
D層是分類層：在這里，管道運行狀態(tài)被分成了12個特征點：
保存了上次計算的結果，
(1.4)
E層是歷史經(jīng)驗層：
是提取的歷史經(jīng)驗，是根據(jù)F層的數(shù)據(jù)變化經(jīng)一定的運算以后不斷更新的，當F層數(shù)據(jù)進來時，該層要對更新要求進行識別，進行合理處理后作為新的歷史經(jīng)驗被保存下來；
(1.5)
F層是函數(shù)運算層：
包括二方面的內(nèi)容，一個是根據(jù)以前的經(jīng)驗和當前進來的信息進行綜合運算，給出一個輸出數(shù)據(jù)，送到下一級，再一個是給出一個歷史經(jīng)驗的新數(shù)據(jù)，送到E層；
(1.6)
G層是合成層：
根據(jù)前級數(shù)據(jù)合成的一個新數(shù)值，送到下一級；
(1.7)
H層是輸出層：
接受前面的三個數(shù)據(jù)，在此進運算后輸出，給出一個唯一的結論。
(1.8)
2.2專用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的定位技術
動態(tài)管道泄漏監(jiān)測要解決的問題其實只有兩個，一個是正確的識別出泄漏，一個是定位。識別泄漏是關鍵的技術，在此基礎上的才是定位。
采用專用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡監(jiān)測能夠正確識別管道泄漏，這第一個問題就解決了。接下來的就是定位的問題了。
為了解決克烏線微小信號下定位誤差大的問題，我們選擇了水擊波速度法。根據(jù)監(jiān)測點內(nèi)管道長度、上下游監(jiān)測點接收到水擊波信號的時間差和管道內(nèi)水擊波的傳播速度就可以計算出泄漏點的位置。該法的定位公式如下：
(1.9)
式中：
—— 泄漏點的位置
——被監(jiān)測的管道的長度
——波在管道中傳播的速度
——首末兩站點收到波的時間差
(1.10)
式中：
——流體密度；
K ——液體的體積彈性系數(shù)；
E ——管材彈性系數(shù)；
D ——管道的平均直徑
δ——管壁厚度；
Ψ——系數(shù)，對于埋地管道，Ψ＝1－μ2；
μ——泊松系數(shù)，鋼管的μ=0.3；
從上面的公式可以看出，一般情況下， 和 的變化可以忽略不計，定位誤差大小僅與 有關，所以采用水擊波速度計算泄漏位置的關鍵問題是找到事件發(fā)生的確切時刻 。由于專用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡能準確的找到事件的發(fā)生時刻，從而為準確的計算 提供了依據(jù)，也解決了小信號所需定位時間太長的問題。
3 專用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的調(diào)試
專用人工智能網(wǎng)絡的調(diào)試是在系統(tǒng)軟硬件安裝后在現(xiàn)場進行的。首先根據(jù)運行參數(shù)進行初調(diào)試，再進行實地放油試驗。放油過程中不進行調(diào)試操作，放油后再根據(jù)放油結果調(diào)整系統(tǒng)學習模型，這是一個不斷循環(huán)的過程。直至達到調(diào)試目標。
調(diào)試放油方法：放油前1個小時至最后一次放油結束期間內(nèi)各站不要進行較大的人工操作，包括啟停泵，切換混油以及變頻設備的調(diào)整等；系統(tǒng)各單元正常運行30分鐘以上；每兩次放油的最短時間間隔不能少于20分鐘（以前一次關閥時間至下一次開閥時間計算）；現(xiàn)場放油操作要求準確、快捷，并進行精確放油計量；最小泄放量不小于瞬時量的0.5%；開關閥門放油要連續(xù)操作，不反復開關閥門調(diào)節(jié)流量；每次放油持續(xù)時間不少于2.5分鐘。
4 系統(tǒng)測試結果
在正常輸油和系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件下，選擇不易報警的下游段管道作為測試段，采用現(xiàn)場放油的方法對《HKH系列管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng)》的性能和特點進行實際檢驗。在全過程系統(tǒng)處于全自動無人干預的狀態(tài)。
（轉載）
