天然气管道泄漏激光遥测及定位算法研究

• 作 者: 张帅
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 天然气 管道泄漏 移动平台 定位算法 激光遥测

近年来天然气开发和利用日益受到重视，由于管道老化、地质结构变化等因素造成天然气管道泄漏事故不可避免，迫切需要高效实用的天然气管道泄漏检测手段。利用半导体激光吸收光谱技术能实现远距离激光在线遥测天然气管道泄漏与准确定位，具有快速、准确、智能及安全等特点。论文研究了基于移动平台天然气管道泄漏的定量遥测与泄漏定位算法。　　
研究了激光吸收光谱中的数据处理问题。针对遥测光谱特性，论文设计了改进型软阈值小波去噪法，通过实验结果分析，该方法提高信噪比方面比传统软阈值法高2倍多，同时对信号形状也有很好的保留。针对遥测光谱局限性的分析，利用数字锁线技术进一步提高系统稳定性。　　
提出了天然气管道泄漏的定位算法模型。采用移动最小二乘法空间曲面拟合技术能够捕捉浓度数据的剧烈变化，从而获得真实泄漏场空间分布曲面，同时利用图像分割技术成功提取天然气泄漏信息。通过模拟泄漏实验，该算法获得的泄漏定位与实际基本一致，对微弱气体泄漏遥测时，泄漏总量误差从55.89％降低到7.41%。　　
完成了基于移动平台天然气管道泄漏激光遥测系统搭建与系统软件设计。对系统性能进行测试，分析讨论了移动遥测的关键技术问题；外场模拟实验论证了移动式激光遥测天然气管道泄漏的可行性，为实现机载平台激光遥测天然气管道泄漏奠定了基础。