探析油氣儲運(yùn)中ANN技術(shù)的應(yīng)用

李長志+楊波+梁代華+朱明+吳冕

摘 要：油氣儲運(yùn)工程主要包括油氣田集輸、長距離輸送管道、儲存與裝卸等，它是連接油氣生產(chǎn)、加工、分配、銷售諸環(huán)節(jié)的紐帶。ANN技術(shù)也就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ANN技術(shù)具有可以充分逼近任意復(fù)雜的非線性關(guān)系，具有很強(qiáng)的魯棒性和容錯性，能夠同時處理定量、定性知識，能夠優(yōu)化設(shè)計、模式識別、聯(lián)想記憶等特點，被廣泛的應(yīng)用在油氣儲運(yùn)中。本文分析了ANN技術(shù)，并探討了ANN技術(shù)在油氣輸送工程中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣輸送；ANN技術(shù)；意義；應(yīng)用

1 ANN技術(shù)

ANN技術(shù)也就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種通過模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部大量節(jié)點之間相互連接的關(guān)系，并對其之間關(guān)系進(jìn)行信息處理，從而達(dá)到處理信息的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ANN技術(shù)）就是根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而提出來的處理單元互聯(lián)組成的非線性、自適應(yīng)信息處理系統(tǒng)技術(shù)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以通過模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理、記憶信息的方式進(jìn)行信息處理。ANN技術(shù)通常是通過一個基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)類型的學(xué)習(xí)方法得以優(yōu)化，所以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)方法的一種實際應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有四個基本特征：非線性、非局限性、非常定性、非凸性。

就目前來說，常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是Hopfield聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)，波爾茲曼學(xué)習(xí)機(jī)和網(wǎng)絡(luò)誤差反傳（BP）試驗方法。BP網(wǎng)絡(luò)可以對油氣管道油氣泄漏、管道腐蝕速度等進(jìn)行預(yù)測，所以在油氣儲運(yùn)中，應(yīng)用最多的是BPNN技術(shù)。

2 ANN技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的應(yīng)用

（一）在油氣儲運(yùn)中運(yùn)用ANN技術(shù)的重要意義

油氣儲運(yùn)工程主要包括油氣田集輸、長距離輸送管道、儲存與裝卸等，它是連接油氣生產(chǎn)、加工、分配、銷售諸環(huán)節(jié)的紐帶。ANN技術(shù)通常是通過一個基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)類型的學(xué)習(xí)方法得以優(yōu)化，所以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)方法的一種實際應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）具有非線性、非局限性、非常定性、非凸性等特征，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自適應(yīng)能力學(xué)習(xí)管道的各種工況，對管道運(yùn)行狀況進(jìn)行分類識別，從而更準(zhǔn)確的檢測油氣儲運(yùn)管道泄漏情況和管道腐蝕速度。為了更加準(zhǔn)確的檢測油氣儲運(yùn)管道泄漏情況和管道腐蝕速度，為了石油生產(chǎn)建設(shè)的需要，因此要在油氣儲運(yùn)中運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ANN技術(shù)）。

（二）ANN技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的具體應(yīng)用

（1）在油氣儲運(yùn)中應(yīng)用ANN技術(shù)，是因為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）具有以下的特點和優(yōu)越性：第一，具有自學(xué)習(xí)功能。例如管道的油氣泄漏情況或者管道腐蝕度進(jìn)行識別時，首先要把不同管道的泄漏或腐蝕圖像樣板以及對應(yīng)的應(yīng)識別結(jié)果輸入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ANN）中，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ANN）的自學(xué)功能，學(xué)會識別其他的相類似的圖像。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的自學(xué)習(xí)功能對于油氣管道泄漏情況和管道腐蝕情況預(yù)測有特別重要的意義。第二，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的聯(lián)想存儲功能，把關(guān)于石油管道泄露或腐蝕等的各種情況進(jìn)行相互的聯(lián)想、比對，找出石油管道泄露的具體地方以及管道腐蝕的情況，進(jìn)而提出切實可行的解決措施。第三，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的高速尋找優(yōu)化解的能力，通過計算機(jī)的高速運(yùn)算，找出解決石油運(yùn)輸中出現(xiàn)的問題的最佳方法。

（2）BPNN網(wǎng)絡(luò)是一種基于廣義2R規(guī)則的有監(jiān)督的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，屬誤差修正算法。采用BPNN網(wǎng)絡(luò)對管道泄漏進(jìn)行檢測，主要是利用單元希望輸出與實際輸m之問的偏差作為連接權(quán)調(diào)整的參考，并最終減小這種誤差。

（3）自適應(yīng)模糊神絳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力和非線性映射，它不僅能夠獲取信號的最佳估計，并且能夠克服信號處理中存在的模型和噪聲的不確定性、不完備性，所以可以用于噪聲信號的非線性建模。利用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的去噪可以提高壓力信號、流量信號的信噪比。自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)噪聲抵消器具有實現(xiàn)簡單、節(jié)省運(yùn)行時間，能快速、有效地消除流量、壓力信號中的各種噪聲的特點，所以把自適應(yīng)模糊神絳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用到油氣儲運(yùn)中管道泄漏、腐蝕情況的檢測中，提高泄漏檢測和定位的精度。

（4）可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對油氣管道的腐蝕過程和腐蝕速度進(jìn)行預(yù)測。在油氣輸送管道中，由于各種油氣性質(zhì)的不同，再加上高速度、高循環(huán)率的運(yùn)輸，增加了油氣管道的腐蝕程度。我們可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN），采用逐步回歸的方法對油氣管道中的腐蝕程度和腐蝕速度進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而保證油氣管道能夠安全有效的運(yùn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，油氣儲運(yùn)工程主要包括油氣田集輸、長距離輸送管道、儲存與裝卸等，它是連接油氣生產(chǎn)、加工、分配、銷售諸環(huán)節(jié)的紐帶。ANN技術(shù)也就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ANN技術(shù)具有可以充分逼近任意復(fù)雜的非線性關(guān)系，具有很強(qiáng)的魯棒性和容錯性，能夠同時處理定量、定性知識，能夠優(yōu)化設(shè)計、模式識別、聯(lián)想記憶等特點。在油氣儲運(yùn)中用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自適應(yīng)能力學(xué)習(xí)管道的各種工況，對管道運(yùn)行狀況進(jìn)行分類識別，更準(zhǔn)確的檢測油氣儲運(yùn)管道泄漏情況和管道腐蝕速度。

參考文獻(xiàn)：

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