泄漏檢測方法綜述

王飛 郭松梅 曾麗蓓

摘 要：淺談了泄漏檢測方法的分類以及常見的泄漏檢測方法，以泄漏檢測的單變量，到變量檢測以及與信息技術的發展相結合為線索，梳理了泄漏檢測的發展。列舉了常見的泄漏檢測產品，展望了泄漏檢測的發展趨勢。

關鍵詞：泄漏檢測，單變量，多變量

1泄漏檢測方法的分類

泄漏檢測方法經過多年的發展，如今具有非常多的方法可以用于泄漏檢測，按不同的分類標準又可以分為多種不同的類別。

泄漏檢測方法可以分為硬件法和軟件法。常見的一些偏于硬件的方法有基于不同介質特性的介質檢測法、基于管道輸送時相關參數的管壁參數法、基于流體和壁面振動特性的聲學原理法、基于現代光學技術的光纖傳感法等；常見的一些偏于軟件的方法有基于質量守恒定律的質量/流量平衡法、基于泄漏時壓力巨變的負壓波法、基于現代人工智能技術的人工智能法、基于數據分析的統計分析法等[1，2]。

泄漏檢測方法還可以根據檢測方式分為直接檢測方法和間接檢測方法。直接檢測的方法主要有檢漏電纜系統法、導電高聚物檢漏法、油檢測元件法、油溶性壓力管法、氣體法、機載紅外線法、封入氣體壓力檢測法、水面監視法等；間接檢測方法主要有質量平衡檢漏法、水力坡降線法、泄漏音頻檢漏法、聲信號分析法、統計檢漏法、基于神經網絡的檢漏方法、壓力波檢漏技術、兩種新型負壓波檢漏技術、壓力點分析檢測法等[3]。

2泄漏檢測方法的發展

盡管泄漏檢測方法各不相同，但早年的泄漏檢測方法較為簡單，檢測參數比較單一，且多未應用計算機網絡技術實現泄漏的遠程實時監測。對于氣體泄漏，往往十分危險但卻難以察覺，需要借助特殊手段進行泄漏檢測。Eynon S B嘗試了將激光技術應用于可燃氣體的泄漏檢測，并與使用其他儀器進行泄漏檢測的方法進行了對比，靈敏度較高[5]。Zwick H H通過氣載氣體相關輻射計檢測了天然氣管道中泄漏的甲烷和一氧化二氮。李曉平通過檢測氣體噴出時所產生的超聲波，實現了對氣體泄漏的瞬時檢測[6]。Zhigulin Y N和Paperno M B通過同軸電纜，成功對管道中的泄漏點進行了定位。Hough J E通過測量液體管道中的聲速，并與管道的壓力讀數進行對比，實現了管道的泄漏檢測。靳世久等基于結構模式的準確識別，并同時結合負壓波法，開發設計了一套適用于原油管道的泄漏檢測系統，實現了管道泄漏的檢測。Aichele基于漏液會改變土壤的性質，通過檢測土壤電位的變化，成功實現了漏液的檢測。Huang S基于磁通泄漏測試，并組合計算機、機電控制和信號處理，開發了一種用于現場管道使用的便攜式漏磁檢測裝置。

新世紀以后，隨著可用工具的增多，泄漏檢測技術越來越復雜，檢測參數越來越多，適應性和準確度也大大提高，成本卻不斷下降。

隨著對管道泄漏研究的深入，新的方法與傳統方法相結合，實現了更高的泄漏檢測精確度。劉恩斌等通過檢測管道前后兩端的壓力、溫度、流量等參數，并對傳統的特征線法差分格式進行了改進，實現了管道泄漏的快速準確檢測，誤差在管長的1%以內。Ma C等設計了基于小波變換的負壓波流測試氣體管道泄漏系統，其中小波變換用于提取氣體泄漏負壓波信號，負壓波結合流量平衡的方法用于氣體泄漏定位，實現了泄漏檢測，定位精度達到管長的±1%，且誤報率降低。隨著新方法的使用，泄漏檢測可以更節能更可靠。Seyyed Reza Haqshenas等使用脈沖回波法對自來水管進行了檢測泄漏，減少了硬件開銷和測量工作，減少了高水平信號處理工作的成本。楊亭等提出了一種用于管道漏水檢測的單一平面電容式傳感器的設計方案，該方案具有結構簡單、成本便宜、性能可靠的特點。隨著無線通信技術的發展，無線網絡也開始應用于管道漏水檢測。樓惠群等基于無線網絡，利用大量的無線通信節點，比較各個流量計流量變化情況實現了漏水監測。Almazyad等基于射頻識別技術和無線傳感器網絡技術，提出了一種的水管道泄漏監測系統的可擴展設計并進行了仿真，結果表明該系統能實時可靠的對管道進行有效監控。

此外，地震、次聲波等方法也與泄漏檢測方法結合起來。趙會軍等基于次聲波法，通過對泄漏流體湍射流作用于管壁產生的次聲波信號進行分析，從而實現了對泄漏進行檢測與定位。劉金海等基于管道壓力數據，設計了一種基于Markov特征的管道泄漏檢測與定位方法，具有適應性強，易于實現，誤報率與漏報率低，定位精度高等優點。Zhang H等提出了基于聲發射理論和支持向量機模型的泄漏檢測方法，實現了很高的檢測靈敏度和準確度。張輝使用地質雷達，對加油站的油泄漏進行了檢測，具有良好的檢測效果。孫聰基于地球物理，通過地震法對混凝土連續墻進行了滲漏檢測，具有可行性。吳玉龍基于分布式光纖測溫技術，開發了堤壩滲漏監測系統。庫爾班？艾克木等提出了基于地下磁流體的滲漏監測方法。Chen Y等提出了一個流動模型，即通過檢測土壤——氣體的流動，來檢測是否有泄漏發生。季鵬等應用目視檢查、NDT檢測、抽真空測試和磁泄漏掃查方法中的一種或組合查找泄漏點。

人工智能具有較高的靈活性與自學習能力，也被應用于泄漏檢測。李學軍和陳久會針對成品油管道的特性和現有管道泄漏檢測技術遇到的困難，將人工智能理論應用在管道泄漏檢測系統中。岳軍紅等引入神經網絡算法，對正常的壓力波信號和泄漏時壓力波信號進行小波變換分析，實現了對泄漏的有效檢測。劉勝楠等將BP神經網絡參數優化算法，此方法基于人工蜂群算法，成功應用于輸油管道的泄漏檢測，結果表明這種方法可以很好的提高泄漏檢測的準確率。

隨著技術的發展，泄漏檢測逐實現產品化。姚萌等基于現代電子技術，構建了機房遠程集中監控與管理系統，實現了對機房漏水的監測。蒲顯城等基于McBSP、XBEE和DSP等開發了一套漏水檢測系統，實現了對漏水的檢測。Hsia等利用水的能量，開發了一套漏水檢測系統，具有節能的特點。Xuanju Shang 集成了基于USB的微控制器和壓力傳感器，以空氣為介質，通過數據采集系統實時測量壓力衰減信號，并分析處理，可快速檢測泄漏。王曉東在JAVA系統平臺的基礎上，通過MySQL數據庫作為開發工具，成功設計了機房環境監測系統，該系統包含六個功能模塊，不僅可以檢測機房的環境參數如溫濕度，還能檢測硬件的狀態如UPS電源狀態，也能對網絡情況、漏水情況等進行檢測。劉建國等研發了一套閥漏水檢測裝置，實現了電力設備的漏水監測。Meseguer等基于DMA，CEP，PCB等技術開發了漏水監測系統，具有良好的漏水監測效果。

3小結

隨著技術的發展，各類監控設備的應用，使得泄漏檢測具備了更加堅實的條件。如何運用現代計算機技術，利用存儲的過程數據，進行低成本、實時性好、操作簡便的泄漏檢測，逐步成為泄漏檢測研究的發展趨勢之一。

參考文獻：

[1]高濤， 李晗. 輸氣管道泄漏檢測及定位技術分析[J]. 石化技術， 2017，24（9）：23-23.

[2]吳家勇， 李海娜， 馬宏偉， 等. 基于管內探測器的管道微小泄漏檢測現場測試[J]. 管道技術與設備， 2017（2）：16-18.

[3]李健， 陳世利， 黃新敬， 等. 長輸油氣管道泄漏監測與準實時檢測技術綜述[J]. 儀器儀表學報， 2016，37（8）：1747-1760.