基于超聲導波微傳感技術的油氣管道在線監測技術

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基于超聲導波微傳感技術的油氣管道在線監測技術

超聲導波技術較傳統的管道泄漏監測技術來說，可提供連續監測，且精度高、定位準，可監測管壁內部的腐蝕及裂縫等，漏警和虛警概率低，土方作業量小。目前超聲導波管道產品的供應商，國外的有TW1公司旗下的Planet Integrity公司、Guided Ultrasonics公司、富士重工、韓國MKC公司等。這些產品基本都由探頭套環和主機兩部分組成，產品體積較大，功耗較高，而且價格為幾十萬美元。因此產品的定位為在線無損探傷檢測設備，不適于永久固定在管道上。雖然Guided Ultrasonics公司的GPIMS定位為永久固定的監測產品，但其價格等因素導致其應用受限。因此，該技術還需要在增加監測有效距離、提高靈敏度、增強可編程度、微化設備、降低功耗和成本等方面加以提升，使其適于永久固定以便實現連續在線監測。

根據以上情況，美國斯坦福大學Alex Guo博士提出了超聲導波微傳感技術，即利用芯片技術將超聲導波設備高度集成，并將傳感器和遠程數據處理相結合，從而滿足永久固定和連續實時在線監測的需求。

應用超聲導波微傳感技術時，在被監測的管道關鍵段安裝環狀傳感貼片，每個貼片上由一個專用芯片完成超聲波的發送、接收、數據處理和控制等功能。芯片將數據傳至一個無線接入點，并由無線接入點上傳至云端集中處理。無線接入點還會為系統提供電源、時鐘和控制信號。對于地下管道，將無線接入點置于地表，以實現無線傳輸，并易于維護。這樣就實現了對管道關鍵段的結構監測。這種系統設計最大限度地減少了監測系統對外的有線連接，使得整個系統便于安裝，也更加可靠。

超聲導波微傳感技術利用芯片技術帶動超聲導波管道監測設備的技術升級，使其在提升性能的同時，做到體積小、低功耗、低成本，以適于永久固定和連續實時在線監測的需求，并滿足能源行業安全與環保的要求。該項新技術有可能成為未來油氣管道監測最有效的解決方案。

高山卜 編輯自《天然氣工業》2015年10期“基于超聲導波微傳感技術的油氣管道在線監測技術”（原作者Alex Guo、韓釗）