Leak detection and size identification in fluid pipelines using a novel vulnerability index and 1-D convolutional neural network

卷积神经网络 声发射 管道运输 计算机科学 特征(语言学) 管道(软件) 声学 特征提取 人工智能 泄漏 模式识别(心理学) 工程类 物理 机械工程 环境工程 哲学 程序设计语言 语言学
作者
Zahoor Ahmad,Tuan-Khai Nguyen,Jong-Myon Kim
出处
期刊:Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics [Taylor & Francis]
卷期号:17 (1) 被引量:41
标识
DOI:10.1080/19942060.2023.2165159
摘要

This paper proposes a leak detection and size identification technique in fluid pipelines based on a new leak-sensitive feature called the vulnerability index (VI) and 1-D convolutional neural network (1D-CNN). The acoustic emission hit (AEH) features can differentiate between normal and leak operating conditions of the pipeline. However, the multiple sources of acoustic emission hits, such as fluid pressure on the joints, interference noises, flange vibrations, and leaks in the pipeline, make the features less sensitive toward leak size identification in the pipeline. To address this issue, acoustic emission hit features are first extracted from the acoustic emission (AE) signal using a sliding window with an adaptive threshold. Since the distribution of the acoustic emission hit features changes according to the pipeline working conditions, a newly developed multiscale Mann–Whitney test (MMU-Test) is applied to the acoustic emission hit features to obtain the new vulnerability index feature, which shows the pipeline's susceptibility to leak and changes according to the pipeline working conditions. Finally, the vulnerability index is provided as input to a 1-D-CNN for leak detection and size identification, whose experimental results show a higher accuracy as compared to the reference state-of-the-art methods under variable fluid pressure conditions.

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