城鎮燃氣管網泄漏診斷方法的相關探討

陳俊名（重慶凱源石油天然氣有限責任公司，重慶 400021）

城鎮燃氣管網泄漏診斷方法的相關探討

陳俊名
（重慶凱源石油天然氣有限責任公司，重慶 400021）

近年來，城鎮燃氣發展迅速，不僅促進了國民經濟水平的提高，而且改善了人們的生活條件。隨著燃氣輸配管網在城市內部的大面積敷設，受自然因素和人為因素影響，管網人工挖掘、老化和腐化現象比較嚴重，導致管網泄漏事故屢見不鮮，引發較多的安全問題，給城市燃氣管網的安全性造成較大的侵襲和挑戰。因此，加大對城鎮燃氣管網泄漏進行診斷具有必要性。

燃氣管網；泄漏診斷；定位；系統軟件

燃氣作為一種清潔、高效的能源，在城鎮中的使用份額呈現出逐漸升高的發展趨勢，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，需要嚴格按照燃氣輸配管網的建設要求，做好燃氣設備建設工作。燃氣在城市內部的大面積敷設，地下管網線的數量增多，呈現復雜和密集情況，安全隱患頻出，天然氣管道斷裂、泄漏和大面積用戶停氣現象嚴重，預示著城鎮燃氣安全已經進入到了高危時期。

1 城鎮燃氣管網泄漏識別

在對城鎮燃氣管網泄漏情況進行識別時，主要是運用神經網絡進行識別，需要充分利用網絡的信息處理功能，來提取樣本數據，通過隱含層神經元進行運算，在特征空間提取模式特征，并進行類別劃分，將分析結果通過輸出層輸出，實現對數據類型的識別。首先，需要建立泄漏識別系統，創建神經網絡結構，輸入泄漏的樣本數據并做好相關處理，對采集到的新的泄漏數據進行仿真處理，計算出泄漏識別結果。其次，確定2BP網絡結構。需要建立三層BP神經網絡，明確輸入神經元的總體量，在進行監測過程中，需要將R作為管網監測壓力點，將L設置為輸出層神經元的個數。在對隱含層神經元的個數進行計算時，需要運用經驗公式進行計算，隱含層神經元個數的選擇，需要以選取最小誤差為主。但是，通常神經網絡在訓練時，常會出現較大的誤差，給日常的正常訓練造成較大的影響，嚴重者甚至會出現陷入局部解的情況，要想確保選取閾值初始值和網絡權值的合理性，需要將數值維持在（-1，1）之間，并不斷的進行調整。再次，需要采用數學方法模擬管網泄漏狀態下的數據，將實際得到的數據與模擬數據進行對比分析和校對，將軟件的在線仿真結果精度控制在5%以內。具體的操作步驟為：第一步，確保城鎮燃氣管網的正常運行，明確各監測點在正常運行下的壓力值。第二步，對每根管段發生的泄漏量的壓力值進行監測。第三步，每根管段在不同泄漏工況下的樣本數據需要通過監測點的壓力值減去泄漏監測點的壓力值來求得。第四步，需要截取一部分數據，作為訓練樣本來使用，該部分數據的神經網絡訓練工作完成后，才可以開展另一部分數據的選取，運用網絡方式，對數據的性能進行測試[1]。

2 城鎮燃氣管網泄漏定位

首先，泄漏點定位模型。城鎮燃氣管網泄漏定位，需要結合具體的泄漏點，做好定位模型，管網中的壓力、流量和溫度等會隨著時間和空間因素的影響而發生變化，但是管段上的管徑不會發生較大的變化，要確保泄漏點定位的合理性，需要明確參數之間的復雜關系，明確數值內部的關聯。需要作出以下假設：第一，由于管段的長度比管段的直徑大，需要確保流體參數分布的均勻性。第二，燃氣在管段中處于穩定流動。大部分燃氣管中的燃氣流動不需要考慮流動的不穩定性，但是超高壓天然氣必須考慮燃氣流動的穩定性。第三，等溫流動被稱為燃氣在管段內的流動。其次，泄漏管段識別。需要構建BP神經網絡泄漏管段識別系統，輸入訓練樣本，將各個管段中的監測點數據帶入到區域中進行識別，在得到泄漏管段后，需要結合泄漏時監測點的數據，采用模擬法對泄漏點進行計算，將泄漏點的誤差控制在5%以內[2]。

3 城鎮燃氣管網泄漏診斷系統軟件設計

城鎮燃氣管網泄漏軟件，能夠對管網運行數據進行有效的識別，一旦出現泄漏時，會自動發出報警信號，診斷出泄漏的具體位置，有利于及時維修，提高了系統診斷效率。要想確保診斷系統軟件設計的合理性，需要充分利用VC++的平臺下編制軟件主界面，采用MATLAB進行計算。軟件工程模塊主要包括以下幾方面內容：第一，管網計算。對管網泄漏參數進行模擬，運用水利計算原理，將模擬后的數據存入到數據庫中，來明確管網的運行參數。第二，泄漏診斷。管段泄漏識別和區域泄漏識別主要是依據BP神經網絡識別功能和MATLAB語言編寫來實現的。第三，數據庫。數據庫中存放了大量的管網泄漏模擬參數，需要明確管網結構參數存放是否正確，對BP神經網絡參數和歷史數據進行收集和整理，給用戶查看數據信息提供了較大的便利[3]。

4 結論

本文主要是基于BP神經網絡模式識別法和管網模型法，為了防止城市燃氣管網的安全性，需要做好泄漏診斷工作，探討了城鎮燃氣管網泄漏識別、定位、泄漏診斷系統軟件設計等三方面內容。通過建立泄漏識別系統和確定2BP網絡結構，明確了城鎮管網的泄漏情況。通過泄漏點定位模型的建立和泄漏管段識別，明確了泄漏的具體位置。充分利用VC++的平臺下編制軟件主界面，采用MATLAB進行計算，確保了城鎮燃氣管網泄漏診斷系統合理性，提升了泄漏診斷效率。

[1] 楊凱，呂淑然，張遠.城市燃氣輸配管網耦合風險研究現狀及展望[J].災害學，2016，1：162-169.

[2] 承燦赟.無錫地下燃氣管網泄漏成因及措施—從管網運行數據分析角度探討[J].上海煤氣，2015，2：6-11.

[3] 劉振偉，程五一，阮星島，等.燃氣管道泄漏立體式隱患排查及危險性評估[J].安全與環境工程，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，主要從事城鎮燃氣工作。