[发明专利]提供基于熵的多相流表征的系统、方法和计算机介质

权利要求书

1.一种多相流体流MPF的表征系统，用于增强烃生产操作的管道区段中的流动状态的测量和监测，所述系统包括：

声接收器，设置成靠近管道区段并且能够操作以接收通过多相流体流传输的声学信号，所述管道区段能够操作以在烃生产操作中支持包括至少两个物理相的多相流体流，并且所述声接收器能够操作地将接收到的声学信号转换为电信号；

声发射器，设置在所述管道区段附近，并且能够操作以在烃生产操作中传送声学信号穿过所述多相流体流，进一步能够操作以传送所述声学信号，使得所述声学信号能够由所述声接收器接收到；

处理单元，包括处理器，所述处理单元能够操作以接收所述电信号并变换所述电信号以表征所述多相流体流，所述处理单元与非暂时性有形存储介质通信，并且所述处理单元包括：

所述非暂时性有形存储介质,其与具有一组存储指令的处理器通信，所述一组存储指令能够由所述处理器执行并包括以下步骤：

将所述电信号分段为短期时间序列、中期时间序列和长期时间序列；

将正实数分配给所述时间序列，所述正实数包括更大值和更小值，所述更大值对应于过程随机性，而所述更小值对应于所述电信号中可识别模式的示例；

将某些正实数分类为异常值；

通过执行以下步骤根据所述电信号的短期时间序列、中期时间序列和长期时间序列来计算多相流体流的短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值：

将每个所述短期时间序列、中期时间序列和长期时间序列的数据分配给变量y(1)，y(2)，...，y(N)，其中N个原始数据值是以等间隔的时间来测量的，

将整数m和正实数r固定，其中m表示比较运行的数据的长度，r指定滤波等级，

形成中的向量x(1)，x(2)，...，x(N-m+1)的序列，其中实数m维空间由x(i)＝[y(i)，y(i+1)，...，y(i+m-1)]来限定，

针对每个i,使用序列x(1)，x(2)，...，x(N-m+1)来构造，其中1≤i≤N-m+1，

其中，d[x，x^*]＝max_a|y(a)-y^*(a)|，以及u(a)是x的m个标量分量，d表示向量x(i)与x(j)之间的距离，由其各自标量分量的最大差值给出，

计算，

计算每个所述短期时间序列、中期时间序列和长期时间序列近似熵

ApEn＝Φ^m(r)-Φ^m+1(r)；

将所述多相流体流的短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值与预定的短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值进行比较；以及

响应于所述多相流体流的短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值与预定的短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值之间的相似性来确定所述多相流体流的特征；以及

用户界面，耦接到所述处理单元，所述用户界面能够操作以接收用户输入来控制所述处理单元，并且能够操作以向用户显示所述多相流体流的特征。

2.如权利要求1所述的系统，还包括数据库，所述数据库具有各种多相流体流的流动状态的预定短期近似熵值、中期近似熵值和长期近似熵值。

3.如权利要求1所述的系统，还包括前置放大器，所述前置放大器耦接到所述声接收器，并且能够操作以接收和放大来自所述声接收器的电信号。

4.如权利要求3所述的系统，还包括带通信号滤波器，所述带通信号滤波器耦接到所述前置放大器，

所述带通信号滤波器能够操作以接收来自所述前置放大器的经放大的电信号，并且

所述带通信号滤波器进一步能够操作以响应于从所述声接收器的操作频率和带宽得到的所述带通信号滤波器的编程截止频率，来从包含在所述经放大的电信号内的有用的多相流体流声学信息中去除声学背景噪声。

5.如权利要求4所述的系统，还包括模数转换器，所述模数转换器耦接到所述带通信号滤波器，所述模数转换器能够操作以从所述带通信号滤波器接收所述有用的多相流体流声学信息，以及能够操作以将所述有用的多相流体流声学信息转换成数字信号。