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(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳驅(qū)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(shù)。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(tǒng)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(guī)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(fēng)險；同時，由于人工取樣的不連續(xù)性，可能難以獲得連續(xù)的、實時的二氧化碳泄漏數(shù)據(jù)。

3、此外，在惡劣的地下環(huán)境中，導(dǎo)致傳統(tǒng)取樣設(shè)備不夠耐用，需要頻繁的維護和更換，導(dǎo)致人工取樣和設(shè)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(shù)實現(xiàn)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(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的人工依賴度大、取樣效率低、取樣質(zhì)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(tǒng)，該方法具體包括：

3、運動控制模塊，用于基于預(yù)設(shè)速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預(yù)設(shè)理論深度；

4、溫度采集模塊，用于將所述預(yù)設(shè)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，用于基于所述實際溫度、預(yù)設(shè)熱膨脹補償公式，獲得預(yù)設(shè)電纜每個深度段的熱膨脹量；

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(tài)調(diào)控模塊，用于基于所述實際深度與所述預(yù)設(shè)理論深度的差值，動態(tài)調(diào)控所述變頻電控絞車的運動。

9、可選地，所述基于預(yù)設(shè)速度控制策略控制變頻電控絞車運動到預(yù)設(shè)理論深度，包括：通過采樣控制終端向變頻電控絞車發(fā)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(diào)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(yù)設(shè)電纜連接。

11、可選地，所述預(yù)設(shè)速度控制策略包括pid控制算法、參數(shù)整定、抗積分飽和、微分項濾波和采樣周期設(shè)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(shù)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(shù)和變積分系數(shù)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(shè)定包括根據(jù)二氧化碳泄漏取樣的采樣頻率需求，設(shè)定對應(yīng)的間隔時長。

17、可選地，所述預(yù)設(shè)速度控制策略還包括：根據(jù)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(qū)采用貝塞爾曲線進行速度的平滑過渡；

18、當(dāng)深度段屬于淺層時，基于預(yù)設(shè)加速公式控制所述變頻電控絞車的運動速度；

19、所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)最大速度；

20、當(dāng)深度段屬于中層時，根據(jù)預(yù)設(shè)勻速值控制所述變頻電控絞車的運動速度；

21、當(dāng)深度段屬于深層時，基于預(yù)設(shè)減速公式控制所述變頻電控絞車的運動速度；

22、所述預(yù)設(shè)減速公式包括：v(t)?=?v0e-kt，k為衰減系數(shù)，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(diào)控模塊，所述電機運作調(diào)控模塊用于基于預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(shù)控制所述變頻電控絞車的電機的軟啟動；

26、基于二次函數(shù)控制所述變頻電控絞車的電機的軟停止；

27、基于預(yù)設(shè)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(shù)包括：ω(t)?=?ωmax·(t/tstart)，?0?≤?t?≤?tstart；ω(t)為時間t時刻的轉(zhuǎn)速，ωmax為最大轉(zhuǎn)速，tstart為啟動時間；

29、所述二次函數(shù)包括：ω(t)?=?ωinitial·(1?-?(t/tstop)2)，?0?≤?t?≤?tstop；ωinitial是初始轉(zhuǎn)速，tstop為停止時間；

30、所述預(yù)設(shè)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(tài)調(diào)整模塊，用于根據(jù)實時獲取的預(yù)設(shè)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(tài)調(diào)整對應(yīng)的速度曲線的參數(shù)。

32、可選地，所述根據(jù)實時獲取的預(yù)設(shè)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(yīng)變式張力傳感器實時獲取預(yù)設(shè)電纜的實際張力；

34、基于預(yù)設(shè)張力預(yù)測模型獲取電纜張力預(yù)測信息；所述預(yù)設(shè)張力預(yù)測模型包括：tpredicted?=?k1depth?+?k2velocity2?+?k3，其中?k1、k2、k3為系統(tǒng)標定參數(shù)，depth為預(yù)設(shè)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(yù)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(xiàn)異常時，基于模糊pid控制策略對動態(tài)調(diào)控所述預(yù)設(shè)速度控制策略，且若所述張力偏差超過閾值時，根據(jù)多級安全閾值機制觸發(fā)對應(yīng)的告警，并基于預(yù)設(shè)響應(yīng)策略啟動對應(yīng)的應(yīng)急控制；

37、所述動態(tài)調(diào)控的方法包括：

38、配置模糊規(guī)則庫，所述模糊規(guī)則庫用于將所述張力偏差和張力偏差變化率轉(zhuǎn)換為pid參數(shù)增量，所述pid參數(shù)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(guī)則庫，進行模糊推理，采用重心法將模糊推理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為清晰的pid參數(shù)值；

40、根據(jù)模糊控制器的輸出，調(diào)整pid控制器的參數(shù)；

41、根據(jù)預(yù)設(shè)電纜所處的深度，通過自適應(yīng)機制動態(tài)調(diào)控所述預(yù)設(shè)速度控制策略中的pid參數(shù)。

42、可選地，所述預(yù)設(shè)熱膨脹補償公式為：△li=αil0i△ti，αi是預(yù)設(shè)電纜第i個深度段的線膨脹系數(shù)，l0i是預(yù)設(shè)電纜在初始溫度下第i個深度段的初始運動長度，△ti是預(yù)設(shè)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。

43、可選地，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

44、該實施例公開的用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車自動控制系統(tǒng)，通過預(yù)設(shè)的速度控制策略，可以確保絞車以穩(wěn)定的速度到達預(yù)設(shè)的理論深度，可有效減少操作人員對絞車速度的頻繁調(diào)整，提高取樣操作的效率，同時能有效減少絞車在啟動和停止時的沖擊，延長設(shè)備使用壽命；將深度劃分為多個段落，可以更精細地獲取不同深度的溫度數(shù)據(jù)，避免了溫度誤差對整體深度的影響，不同深度段的溫度變化可能不同，分段測量可以更準確地反映出這些變化，為后續(xù)的熱膨脹補償提供更精確的數(shù)據(jù)，將深度劃分為等長的段落，使得數(shù)據(jù)處理更為簡化和標準化，提高了數(shù)據(jù)處理的效率；通過精確的溫度數(shù)據(jù)和熱膨脹補償公式，可以準確計算出每個深度段的熱膨脹量，為后續(xù)的長度補償提供可靠的數(shù)據(jù)；熱膨脹量計算考慮了溫度變化對電纜長度的影響，減少了環(huán)境因素對深度測量準確性的干擾；精確的熱膨脹量計算提高了深度測量的精度，避免了因溫度變化導(dǎo)致的測量誤差；將每個深度段的熱膨脹量累加，得到整體的熱膨脹長度補償值，為下一步計算實際深度提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；綜合補償值考慮了整個深度范圍內(nèi)的溫度變化，確保了深度測量的全面準確性；通過精確的熱膨脹長度補償值，可以得到實際深度，確保測量結(jié)果與實際深度一致，避免因溫度變化導(dǎo)致的深度誤差；最后，基于實際深度與預(yù)設(shè)理論深度的差值，動態(tài)調(diào)控變頻電控絞車的運動，通過自動控制和動態(tài)調(diào)節(jié)，可以在運行過程中實時修正用于二氧化碳泄漏取樣的變頻定深絞車的任何偏差，增強取樣穩(wěn)定性，精確的深度控制和實時數(shù)據(jù)監(jiān)測可以減少操作過程中的潛在風(fēng)險，提高了整體操作的安全性。

45、上述說明僅是本公開技術(shù)方案的概述，為了能更清楚了解本公開的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為讓本公開的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。