【技術實現步驟摘要】
本公開涉及氣體泄漏檢測，尤其涉及一種用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統。
技術介紹
1、二氧化碳驅油封存工程，也被稱為碳捕集與封存（carbon?capture?and?storage,ccs），是一種減少大氣中溫室氣體排放的技術。在這一過程中，二氧化碳被捕獲并注入地下深處，通常是為了提高石油采收率或直接封存。
2、然而，傳統的取樣方法通常采用氣體采樣袋或手動采樣，氣體采樣袋采集的樣品精準度差，人工取樣效率較低，需要大量的時間和人力資源來完成，這在大規模的封存工程中尤其成問題，同時也會增加操作人員的安全風險；同時，由于人工取樣的不連續性，可能難以獲得連續的、實時的二氧化碳泄漏數據。
3、此外，在惡劣的地下環境中，導致傳統取樣設備不夠耐用，需要頻繁的維護和更換，導致人工取樣和設備維護的成本可能相對較高，尤其是在長期運行的封存項目中。
技術實現思路
1、有鑒于此，本公開實施例提供了一種用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，能夠解決現有技術中存在的人工依賴度大、取樣效率低、取樣質量差等的問題。
2、第一方面，本公開實施例提供了一種用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，該方法具體包括：
3、運動控制模塊，用于基于預設速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預設理論深度；
4、溫度采集模塊，用于將所述預設理論深度與初始口之間劃分為n個深度段，并獲取每個深度段的實際溫度；
5、熱膨脹量獲取模塊，用
6、補償值獲取模塊，用于基于所述熱膨脹量獲取熱膨脹長度補償值；
7、實際深度獲取模塊，用于基于所述熱膨脹長度補償值獲得實際深度；
8、動態調控模塊，用于基于所述實際深度與所述預設理論深度的差值，動態調控所述變頻電控絞車的運動。
9、可選地，所述基于預設速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預設理論深度，包括：通過采樣控制終端向變頻電控絞車發送采樣指令，控制變頻電控絞車的速度和方向，通過所述變頻電控絞車上的位置控制組件對取樣釜進行位姿調控，以進行二氧化碳泄漏取樣；
10、其中，所述采樣控制終端與所述變頻電控絞車之間通過預設電纜連接。
11、可選地，所述預設速度控制策略包括pid控制算法、參數整定、抗積分飽和、微分項濾波和采樣周期設定；
12、所述pid控制算法包括：u(t)?=?kpe(t)?+?ki∫e(t)dt?+?kdde(t)/dt，其中，u(t)為控制輸出，e(t)為目標速度與實際速度之間的差值，kp為比例增益，ki為積分增益，kd為微分增益；
13、所述參數整定包括：kp0=0.6ku，ki0=1.2ku/tu，kd0=3kutu/40，其中，ku為臨界增益，tu為臨界周期；
14、所述抗積分飽和包括積分分離技術和變積分系數方法；
15、所述微分項濾波包括通過一階低通濾波器減少微分項中的噪聲影響；
16、所述采樣周期設定包括根據二氧化碳泄漏取樣的采樣頻率需求，設定對應的間隔時長。
17、可選地，所述預設速度控制策略還包括：根據不同的深度段配置不同的速度曲線，在不同深度段的過渡區采用貝塞爾曲線進行速度的平滑過渡；
18、當深度段屬于淺層時，基于預設加速公式控制所述變頻電控絞車的運動速度；
19、所述預設加速公式包括：v(t)=vmax(1-cos(πt/t))/2，0≤t≤t，t為加速時間，vmax為加速后達到的預設最大速度；
20、當深度段屬于中層時，根據預設勻速值控制所述變頻電控絞車的運動速度；
21、當深度段屬于深層時，基于預設減速公式控制所述變頻電控絞車的運動速度；
22、所述預設減速公式包括：v(t)?=?v0e-kt，k為衰減系數，v0為t=0時的速度；
23、所述淺層的深度為h1，所述中層的深度為h2，所述深層的深度為h3，0＜h1≤500m，500m＜h2≤2000m，2000m＜h3。
24、可選地，還包括電機運作調控模塊，所述電機運作調控模塊用于基于預設電機運行策略控制所述變頻電控絞車的電機的運作；
25、所述基于預設電機運行策略控制所述變頻電控絞車的電機的運作，包括：基于斜坡函數控制所述變頻電控絞車的電機的軟啟動；
26、基于二次函數控制所述變頻電控絞車的電機的軟停止；
27、基于預設公式控制所述變頻電控絞車的電機的速度變化；
28、所述斜坡函數包括：ω(t)?=?ωmax·(t/tstart)，?0?≤?t?≤?tstart；ω(t)為時間t時刻的轉速，ωmax為最大轉速，tstart為啟動時間；
29、所述二次函數包括：ω(t)?=?ωinitial·(1?-?(t/tstop)2)，?0?≤?t?≤?tstop；ωinitial是初始轉速，tstop為停止時間；
30、所述預設公式包括：|d3x/dt3|?≤?jerkmax，jerkmax為速度變化率的最大值。
31、可選地，還包括速度動態調整模塊，用于根據實時獲取的預設電纜的實際張力，獲得張力偏差，并基于所述張力偏差、偏差的歷史積累、偏差變化率動態調整對應的速度曲線的參數。
32、可選地，所述根據實時獲取的預設電纜的實際張力，獲得張力偏差，包括：
33、在變頻定深絞車運動過程中，基于高精度應變式張力傳感器實時獲取預設電纜的實際張力；
34、基于預設張力預測模型獲取電纜張力預測信息；所述預設張力預測模型包括：tpredicted?=?k1depth?+?k2velocity2?+?k3，其中?k1、k2、k3為系統標定參數，depth為預設電纜下放深度，velocity為變頻定深絞車的運行速度；
35、基于所述實際張力、所述電纜張力預測信息獲得張力偏差。
36、可選地，還包括告警模塊，用于在所述實際張力出現異常時，基于模糊pid控制策略對動態調控所述預設速度控制策略，且若所述張力偏差超過閾值時，根據多級安全閾值機制觸發對應的告警，并基于預設響應策略啟動對應的應急控制；
37、所述動態調控的方法包括：
38、配置模糊規則庫，所述模糊規則庫用于將所述張力偏差和張力偏差變化率轉換為pid參數增量，所述pid參數增量包括比例增益增量、積分增益增量和微分增益增量；
39、基于所述模糊規則庫，進行模糊推理，采用重心法將模糊推理的結果轉換為清晰的pid參數值；
40、根據模糊控制器的輸出，調整pid控制器的參數；
41、根據預設電纜所處的深度，通過自適應機制動態調控所述預設速度控制策略中的pid參數。
42、可選地，所述預設熱膨脹補償公式為：△li=αi本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述基于預設速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預設理論深度，包括：通過采樣控制終端向變頻電控絞車發送采樣指令，控制變頻電控絞車的速度和方向，通過所述變頻電控絞車上的位置控制組件對取樣釜進行位姿調控，以進行二氧化碳泄漏取樣；
3.根據權利要求2所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述預設速度控制策略包括PID控制算法、參數整定、抗積分飽和、微分項濾波和采樣周期設定；
4.根據權利要求3所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述預設速度控制策略還包括：根據不同的深度段配置不同的速度曲線，在不同深度段的過渡區采用貝塞爾曲線進行速度的平滑過渡；
5.根據權利要求4所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，還包括電機運作調控模塊，所述電機運作調控模塊用于基于預設電機運行策略控制所述變頻電控絞車的電機的運作
6.根據權利要求5所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，還包括速度動態調整模塊，用于根據實時獲取的預設電纜的實際張力，獲得張力偏差，并基于所述張力偏差、偏差的歷史積累、偏差變化率動態調整對應的速度曲線的參數。
7.根據權利要求6所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述根據實時獲取的預設電纜的實際張力，獲得張力偏差，包括：
8.根據權利要求7所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，還包括告警模塊，用于在所述實際張力出現異常時，基于模糊PID控制策略對動態調控所述預設速度控制策略，且若所述張力偏差超過閾值時，根據多級安全閾值機制觸發對應的告警，并基于預設響應策略啟動對應的應急控制；
9.根據權利要求2所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述預設熱膨脹補償公式為：△Li?=αiL0i△Ti，αi是預設電纜第i個深度段的線膨脹系數，L0i是預設電纜在初始溫度下第i個深度段的初始運動長度，△Ti是預設電纜第i個深度段的實際溫度與初始口處初始溫度的變化差值。
10.根據權利要求9所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述基于所述熱膨脹量獲取熱膨脹長度補償值，包括：將N個深度段的熱膨脹量疊加，獲得所述熱膨脹長度補償值。
...【技術特征摘要】
1.一種用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述基于預設速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預設理論深度，包括：通過采樣控制終端向變頻電控絞車發送采樣指令，控制變頻電控絞車的速度和方向，通過所述變頻電控絞車上的位置控制組件對取樣釜進行位姿調控，以進行二氧化碳泄漏取樣；
3.根據權利要求2所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述預設速度控制策略包括pid控制算法、參數整定、抗積分飽和、微分項濾波和采樣周期設定；
4.根據權利要求3所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，所述預設速度控制策略還包括：根據不同的深度段配置不同的速度曲線，在不同深度段的過渡區采用貝塞爾曲線進行速度的平滑過渡；
5.根據權利要求4所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，還包括電機運作調控模塊，所述電機運作調控模塊用于基于預設電機運行策略控制所述變頻電控絞車的電機的運作；
6.根據權利要求5所述的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統，其特征在于，還包括速度動態調...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張建偉，李小杰，刁玉杰，解偉，馬鑫，羅曉玲，
申請(專利權)人：中國地質調查局水文地質環境地質調查中心，
類型：發明
國別省市：
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