原油儲運管道泄漏檢測與防盜技術(shù)研究

張昊(中國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，降低因此而帶來的經(jīng)濟損失，我們展開了多類管道防盜及泄漏檢測技術(shù)的研究及分析，比方說微機實時監(jiān)控機制及輸油管道防盜實時檢測機制等等。盡管我們的研究獲得了較好的成績，然而其中仍然還存在諸多不足，比方說無法完成打孔提前預(yù)警等。此外檢測距離較短，報警正確率較低及機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轉(zhuǎn)，我們對原油儲運管道泄漏檢測及防盜技術(shù)展開了分析。

一、聲波防盜檢驗系統(tǒng)分析

1.系統(tǒng)原理

管道受到損害，抑或發(fā)生自然泄漏時發(fā)出的聲波信號囊括了次聲部分，次聲信號可隨著固體、液體及氣體傳播到特別遠的地方，因此可選用次聲傳感器展開管道的防盜與泄漏檢測。于管道的起點及終點各安裝一臺分站檢測裝置，及時檢驗管道中因為被破壞或泄漏而出現(xiàn)的次生波信號，憑借高技術(shù)的信號分析算法，于噪音中識別出有效的信號實施定性報警提示。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個檢測裝置主要由如下九部分構(gòu)成：其一，傳感器；其二，信號調(diào)理模塊；其三，存儲模塊；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)放置在實驗現(xiàn)場，安裝于管道內(nèi)部，收集管道內(nèi)部的次聲波信號，隨后再將其轉(zhuǎn)化成電荷信號憑借傳輸線輸送到信號調(diào)理部分。信號調(diào)理部分具有特別強的阻抗，可以把電荷信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，同時對此電壓信號實施放大及濾波。通過信號調(diào)理部分處理的電壓信號借助接口輸送至MCU 2及DSC的AD轉(zhuǎn)換接口。校時部分為裝置提供準(zhǔn)確的實時時間，校時部分借助GPS及相關(guān)的時間信息，定期對裝置時鐘進行更新，使整個裝置中的所有部分時間一致，校時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，系統(tǒng)可以啟動備用通訊模塊以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸送。

圖1 裝置基本構(gòu)造圖

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

裝置通過監(jiān)控高度處理器對各應(yīng)用處理器運轉(zhuǎn)情況進行判斷，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)計好的切換流程于各大應(yīng)用處理器間實施切換，確保不管在什么時候均有一個及以上的應(yīng)用處理器正常運轉(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)計需要對每一個處理器作用進行單獨設(shè)計。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部分：其一，離線數(shù)據(jù)分析；其二，算法仿真程序；其三，遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主站軟件；其四，次聲管道防盜軟件；其五，泄漏檢測系統(tǒng)主站軟件。專家數(shù)據(jù)庫系信號識別算法的前提及保障，信號識別算法結(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)場收集信號，然后再自行模擬相關(guān)事件的信號，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建且完善數(shù)據(jù)庫。在取得相關(guān)信號后，收集對事件有利的特征量，比方說時域及頻域特點等等，創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別裝置，借助這些信號特征量展開訓(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

該裝置中的次聲傳感器所發(fā)出的次聲信號衰弱較小，可進行長距離輸送，較好地降低了工程投資；將管線的防盜預(yù)警與漏點定位完美的結(jié)合在了一起，尤其是對敲擊信號也可以做到精準(zhǔn)識別，對盜油點展開精準(zhǔn)定位，可以較好地降低因管道泄漏所帶來的損失。此裝置在中石化及中國油氣管道的泄漏檢驗及定位方面運用特別廣泛，裝置在運用上特別靈活，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值。

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