1.一种考虑暂稳态性能的水下石油管道动态监测方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1:利用安装有溶解氧传感器的水下机器人对水下石油管道进行动态监测,依据溶解氧传感器在石油泄露点C=[Cx,Cy,Cz]附近的灵敏度概率密度分布,确立探测半径r与灵敏度δ的相关性;确定在有效灵敏度δmin下的有效探测半径R,在石油泄露点附件确定有效探测的稳态区域η=[Cx±R,Cy±R,Cz±R];其中,Cx、Cy和Cz分别为X轴、Y轴以及Z轴位置;
步骤2:依据有效探测的稳态区域η=[Cx±R,Cy±R,Cz±R],建立暂态指标函数其中,ξ为转换误差变量, 和 为常量
参数α1,α2表示正常数,γ和β(ξ)为大于1的常数,λ(ξ)为有限时间收敛项,可令控制系统有限时间内收敛到期望轨迹,步骤3:依据水下机器人预设参考轨迹位置Xd=[xd,yd,zd],设定动态追踪监测控制器作用于水下机器人的驱动装置,通过调整水下机器人位置状态,以实现管道的动态监测,考虑步骤2暂态指标函数的约束,依据水下机器人的流体动力学确定动态追踪监测控制器对驱动装置控制的控制模型:其中,Mo为惯性矩阵,Co为科里奥利力和流体动力学阻尼矩阵,K1和K2是具有相应维数的正定对角矩阵,ρ为一个正标量;
步骤4,利用步骤3的控制模型确定水下机器人运动过程中检测到实时溶解氧值DO,水下机器人运动至步骤1有效探测的稳态区域边缘所检测到的溶解氧值为DOL,石油管道所处水域的正常溶解氧值DOF;进行对比判断,确定进行石油泄漏预警或继续监测工作。
2.根据权利要求1所述的一种考虑暂稳态性能的水下石油管道动态监测方法,其特征在于:在步骤1中,石油的扩散距离r相对于泄漏点位置服从正态分布,灵敏度δ随着半径r的扩大逐渐下降,其概率密度表示为式中,概率密度f(r)的值就是溶解氧传感器的灵敏度,标准差σ为受环境因素影响的常数量。
3.根据权利要求2所述的一种考虑暂稳态性能的水下石油管道动态监测方法,其特征在于:取有效灵敏度为δmin时,其对应的有效监测半径即为
4.根据权利要求1所述的一种考虑暂稳态性能的水下石油管道动态监测方法,其特征在于:所述溶解氧传感器由金电极作为阴极,由银电极作为阳极,由氯化钾或氢氧化钾作为电解液;其中氧气通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路;当给电极加上极化电压时,氧气通过膜扩散,阴极释放电子,阳极接受电子,产生电流,整个反应过程为:阳极:Ag+Cl→AgCl+2e-
阴极:O2+2H2O+4e-→4OH-。