基於多感測器信息融合的多相流檢測關鍵技術

《基於多感測器信息融合的多相流檢測關鍵技術》是依託西安交通大學，由胡紅利擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於多感測器信息融合的多相流檢測關鍵技術
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡紅利
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

針對生物質、煤粉混燒發電氣力輸粉管道中分相濃度測量的要求，分析固相（生物質、煤粉）濃度低、分布差異大、測試環境惡劣等實際問題，利用多感測器信息融合技術把靜電感測器和電容感測器以及補償用的微波感測器、溫度感測器有機結合構建分相濃度測量系統並進行標定和測試。在氣固兩相流濃度測量技術研究的基礎上，研究解決電容法和靜電法在生物質、煤粉、空氣流分相濃度測量中敏感機理、感測器設計及信號拾取的問題，著重研究解決測量系統中存在的微弱信號泄露、噪聲、干擾、漂移等問題及靜電荷信號測量電路的頻帶問題，實時穩定可靠的獲取反映分相濃度和流型特徵信息的數據流；採用小波變換和HHT變換，從流動噪聲信號中提取特徵量分析辨識流型，用微粒群算法和細菌趨藥性算法最佳化的模糊神經網路融合各感測器信息，實現生物質，煤粉，空氣流各分相濃度的準確測量；對現場最佳燃燒配比提供指導意見。

結題摘要

隨著煤炭資源的短缺和環境的惡化，煤粉和生物質混燃發電技術越來越受到人們的關注。氣力輸送管道中的煤粉/生物質/空氣三相流分相濃度的線上測量，將有助於管道中燃料輸送過程和鍋爐中燃料燃燒過程的最佳化控制，對於生物質大規模利用有重大意義。由於實際生物質、煤粉混燒氣力輸粉管道中，生物質、煤粉濃度低、分布差異大、測試環境惡劣等原因，使得準確的濃度測量成為一個亟待解決的問題。針對這一問題，構建了分相濃度測量系統,研究了多感測器信息融合技術使靜電感測器和電容感測器以及補償用的微波感測器、溫度感測器有機結合。首先，結合正交試驗與有限元分析技術對靜電感測器與電容感測器進行了最佳化設計，選擇合適的感測器尺寸。然後，設計了相應的靜電測量電路與電容測量電路，提出了MFCC+HMM與HHT+ELM兩種流型識別方法以及多種ECT圖像重構算法，研究了多種數據融合方案。為了滿足特徵提取、數據融合、圖像重構算法的硬體實現要求，研製了基於FPGA+DSP框架的多通道高速數據採集處理平台。利用微波法含水量測量實驗台，研究了微波的衰減與被測生物質及煤粉含水量的關係，測定含水量。最後在搭建的生物質、煤粉和空氣流分相濃度測量實驗台上，實現了生物質、煤粉和空氣三相流分相濃度測量以及基於ECT的管道內部可視化。在完成基金的同時，對靜電感測器在轉速測量領域的套用進行了擴展研究。通過實驗可知，結合流型識別與數據融合使得測量結果達到更好的精度，使用ELM進行流型識別然後使用SVM進行數據融合不僅達到較好的濃度預測精度，同時也使預測時間大大縮短。通過基金實施過程中的成果，可以實現生物質，煤粉，空氣流各分相濃度的準確測量，同時為現場最佳燃燒配比提供指導意見。