張昊(中國(guó)石油天然氣股份有限公司北京油氣調(diào)控中心調(diào)度二處 100000)

當(dāng)下，輸油管道泄漏檢驗(yàn)方法主要有如下幾種：其一，物質(zhì)平衡法；其二，仿真模型法；其三，壓力波法；其四，聲波法等等。為了徹底打擊不法分子瘋狂的鑿孔盜油，降低因此而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，我們展開了多類管道防盜及泄漏檢測(cè)技術(shù)的研究及分析，比方說(shuō)微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)制及輸油管道防盜實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)制等等。盡管我們的研究獲得了較好的成績(jī)，然而其中仍然還存在諸多不足，比方說(shuō)無(wú)法完成打孔提前預(yù)警等。此外檢測(cè)距離較短，報(bào)警正確率較低及機(jī)制總體抗干擾水平差均屬于當(dāng)下我們必須解決的問題。為了更好地解決這些不足，完成于油水混輸管道的打孔盜油部位的精準(zhǔn)定位，降低原油損耗，保障原油管線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)管道泄漏檢測(cè)及防盜技術(shù)展開了分析。

一、聲波防盜檢驗(yàn)系統(tǒng)分析

1.系統(tǒng)原理

管道受到損害，抑或發(fā)生自然泄漏時(shí)發(fā)出的聲波信號(hào)囊括了次聲部分，次聲信號(hào)可隨著固體、液體及氣體傳播到特別遠(yuǎn)的地方，因此可選用次聲傳感器展開管道的防盜與泄漏檢測(cè)。于管道的起點(diǎn)及終點(diǎn)各安裝一臺(tái)分站檢測(cè)裝置，及時(shí)檢驗(yàn)管道中因?yàn)楸黄茐幕蛐孤┒霈F(xiàn)的次生波信號(hào)，憑借高技術(shù)的信號(hào)分析算法，于噪音中識(shí)別出有效的信號(hào)實(shí)施定性報(bào)警提示。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)檢測(cè)裝置主要由如下九部分構(gòu)成：其一，傳感器；其二，信號(hào)調(diào)理模塊；其三，存儲(chǔ)模塊；其四，通訊控制接口；其五，通訊模塊；其六，MCU I；其七，MCU 2；其八，DSC；其九，電源。傳感器應(yīng)放置在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，安裝于管道內(nèi)部，收集管道內(nèi)部的次聲波信號(hào)，隨后再將其轉(zhuǎn)化成電荷信號(hào)憑借傳輸線輸送到信號(hào)調(diào)理部分。信號(hào)調(diào)理部分具有特別強(qiáng)的阻抗，可以把電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，同時(shí)對(duì)此電壓信號(hào)實(shí)施放大及濾波。通過信號(hào)調(diào)理部分處理的電壓信號(hào)借助接口輸送至MCU 2及DSC的AD轉(zhuǎn)換接口。校時(shí)部分為裝置提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)時(shí)間，校時(shí)部分借助GPS及相關(guān)的時(shí)間信息，定期對(duì)裝置時(shí)鐘進(jìn)行更新，使整個(gè)裝置中的所有部分時(shí)間一致，校時(shí)部分輸出的信息憑借串口線輸送至MCU I。通訊模塊的作用為于應(yīng)用系統(tǒng)的主站及分站間輸送信息，通訊模塊系一個(gè)具有一致接口標(biāo)準(zhǔn)的諸多模塊的總和。通訊模塊主要由如下兩部分構(gòu)成：其一，主通訊模塊；其二，備用通訊模塊。之所以要進(jìn)行備用通訊模塊的設(shè)置，其目的就是為了確保主通訊模塊出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以啟動(dòng)備用通訊模塊以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸送。

圖1 裝置基本構(gòu)造圖

次聲防盜檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)用在管道泄漏檢驗(yàn)方面的長(zhǎng)處：其一，就整體而言，次聲波信號(hào)衰弱特別小，特別符合長(zhǎng)距離的檢驗(yàn)要求；其二，次聲波檢驗(yàn)系管道出現(xiàn)泄漏時(shí)發(fā)出次生信號(hào)，和產(chǎn)生的泄漏量沒有關(guān)系，所以可以達(dá)到包括天然氣管道泄漏檢驗(yàn)及海底管道泄漏檢驗(yàn)的要求；其三，系統(tǒng)將打孔預(yù)警及泄漏報(bào)警二者完美地結(jié)合在了一起，具有反應(yīng)及時(shí)的特點(diǎn)，同時(shí)它還可以較好地降低因管道泄漏而帶來(lái)的損失。

裝置通過監(jiān)控高度處理器對(duì)各應(yīng)用處理器運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行判斷，如果應(yīng)用處理器出現(xiàn)了異常，監(jiān)控高度處理器理應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)好的切換流程于各大應(yīng)用處理器間實(shí)施切換，確保不管在什么時(shí)候均有一個(gè)及以上的應(yīng)用處理器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。各應(yīng)用處理器的作用可完全一致，也可依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)需要對(duì)每一個(gè)處理器作用進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。監(jiān)控高度處理器與應(yīng)用處理器間及各大應(yīng)用處理器間借助于數(shù)據(jù)總線輸送工作狀態(tài)資料。憑借多處理冗余設(shè)計(jì)使裝置可靠性及穩(wěn)定性獲得較大的提升。

軟件研發(fā)過程主要囊括了如下幾個(gè)部分：其一，離線數(shù)據(jù)分析；其二，算法仿真程序；其三，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主站軟件；其四，次聲管道防盜軟件；其五，泄漏檢測(cè)系統(tǒng)主站軟件。專家數(shù)據(jù)庫(kù)系信號(hào)識(shí)別算法的前提及保障，信號(hào)識(shí)別算法結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析算法及小波分析算法兩大方法。在研究的過程中，本人曾經(jīng)常去現(xiàn)場(chǎng)收集信號(hào)，然后再自行模擬相關(guān)事件的信號(hào)，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建且完善數(shù)據(jù)庫(kù)。在取得相關(guān)信號(hào)后，收集對(duì)事件有利的特征量，比方說(shuō)時(shí)域及頻域特點(diǎn)等等，創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別裝置，借助這些信號(hào)特征量展開訓(xùn)練，以取得最優(yōu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)，最后推算出恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)定位算法。

結(jié)束語(yǔ)

該裝置中的次聲傳感器所發(fā)出的次聲信號(hào)衰弱較小，可進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送，較好地降低了工程投資；將管線的防盜預(yù)警與漏點(diǎn)定位完美的結(jié)合在了一起，尤其是對(duì)敲擊信號(hào)也可以做到精準(zhǔn)識(shí)別，對(duì)盜油點(diǎn)展開精準(zhǔn)定位，可以較好地降低因管道泄漏所帶來(lái)的損失。此裝置在中石化及中國(guó)油氣管道的泄漏檢驗(yàn)及定位方面運(yùn)用特別廣泛，裝置在運(yùn)用上特別靈活，可根據(jù)需求在以往打孔特別多的管道上使用，具有特別大的推廣前景及價(jià)值。

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