Адаптивная Информационно-Измерительная Система Для Мониторинга Протекания Физико-Химического Процесса

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения экономической рентабельности в нефтегазовом секторе за счет автоматизированного управления технологическими процессами разделения нефтесодержащей жидкости на основе математических имитационных моделей, полученных на основе натурных экспериментов, в частности, снижение энергетических затрат на обеспечение данных технологических процессов без потери качества товарной нефти, регламентируемого государственными стандартами. Цель: создание адаптивной автоматизированной информационно-измерительной системы для экспериментальной оценки динамики сепарации нефтесодержащей жидкости при различной степени устойчивости слоя эмульсии и межфракционной диффузии для формирования данных для построения имитационной математической модели. Объект: технологический процесс сепарации нефтесодержащей жидкости на примере лабораторного резервуара с гравитационным типом сепарации. Методы: натурный эксперимент, техническое зрение, свёрточные нейронные сети, машинное обучение, сегментация цифрового изображения, расчет объемных соотношений фракций, переходные процессы, автоматизация физико-химического эксперимента. Результаты. Разработана адаптивная информационно-измерительная система на базе технического зрения и свёрточных нейронных сетей, позволяющая производить оценку объемного соотношения разделенных фракций нефтесодержащей жидкости при различных конфигурациях слоя эмульсии и разной степени его стабильности и четкости границы. Основой функционирования представленной информационно-измерительной системы является программное обеспечение, предусматривающее различные качественные и количественные параметры проведения эксперимента. Разработан и представлен алгоритм адаптации периода дискретизации фотофиксации на основе продолжительности физико-химической реакции, определяемой постоянной времени процесса. Для представленной адаптивной информационно-измерительной системы проведена апробация в рамках лабораторного эксперимента с получением объемных соотношений фракций в режиме реального времени и их визуализацией.