[发明专利]基于负压波和声波协同检测的管道泄漏定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于输油管道故障诊断技术领域，特别涉及一种基于负压波和声波协同检测的管道泄漏定位系统及方法。

背景技术

目前，国内检测流体输送管道泄漏技术主要采用负压波检测法，它根据管道泄漏时产生的负压波检测泄漏的发生，并且根据不同的压力传感器接收信号的时差和波速来对泄漏进行定位。负压波法常用在长输管道上，具有计算量小，灵敏度高，可迅速检查并报警的特点。但是，负压波检测法定位精度不高，并且极易对泵站的正常工作（如开泵，停泵，调泵等）产生误报。声波检测法是当管壁发生泄漏时，发出喷油的声音，并且这种声音会沿着管壁向两侧快速传递，利用声波传感器检测泄漏点发出喷油声的到达时刻，也可以对泄漏位置进行定位。声波检测法定位精度较高，但由于声波信号在管壁上传播，衰减很快，使得此法只能在有限的距离内才有明显效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于负压波和声波协同检测的管道泄漏定位系统及方法。采用负压波与声波协同检测，可以对管道泄漏点进行精确定位，同时有效的降低误报率；通讯方式采用无线通讯单元技术，成本低，移动方便；避免了大数据量传输，提高了通讯的效率。

本发明基于常规的负压波技术检测管道中的泄漏点，在一条管道的首末两站调度室内设上位机和压力检测下位机，在管道上每隔0.5km～1km设声波信号检测下位机，所述的声波信号检测下位机包括供电装置、声波传感器、信号调理单元、信号处理单元、GPS模块和GPRS模块；所述的上位机包括工控机和不间断电源；所述的压力检测下位机为智能高速实时数据采样装置和压力传感器；

其中供电装置连接声波传感器、信号调理单元和信号处理单元，声波传感器输出端连接信号调理单元的输入端，信号调理单元的输出端连接信号处理单元的输入端，GPS模块输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元输出端连接GPRS模块的输入端，GPRS模块数据传输终端发送管道泄漏信息到工控机，不间断电源连接工控机、智能高速实时数据采样装置和压力传感器，压力传感器输出端连接智能高速实时数据采样装置的输入端，智能高速实时数据采样装置的输出端连接工控机的输入端。

 

所述的智能高速实时数据采样装置采用申请号为03133458X的发明专利的智能高速实时数据采样装置。

基于负压波和声波协同检测的管道泄漏定位系统进行定位的方法，按以下步骤进行：

    步骤一：通过压力传感器检测管道中负压波产生的下降拐点，确定管道是否发生泄漏和泄漏点的大概位置，即判断出泄漏发生在哪两个声波信号检测下位机之间；

    步骤二：就近的上位机通过GPRS模块向泄漏点两侧就近的声波信号检测下位机发送接收声波信号请求，并等待回应；

步骤三：声波信号检测下位机收到控制信号后，信号处理单元开始处理数据并通过GPRS模块向所述的上位机发送处理后的数据；

步骤四：上位机接收到声波信号检测下位机发送过来的数据存入工控机的内存，依据定位方法对泄漏点进行精确定位并在显示器上显示。

其中步骤三中的信号处理单元，其处理数据的步骤如下：

步骤1、停止声波传感器采集数据，并开始从存储单元中依时间倒序逐个取出声波数据并作小波去噪处理；

步骤2、依次取出处理后的信号幅值与预先由工况设定的警戒值比较，获得首个幅值小于警戒值的点，并将该点对应时刻作为由泄漏产生的声波到达声波信号检测装置的时刻；

步骤3、将此点对应时间和幅值信息以总线方式传给GPRS模块；

步骤4、重新启动声波传感器采集数据。

    其中步骤四中的定位方法如下，当采用基于TCP/IP协议的GPRS传输方式时，在正常状态下，上位机会收到发生泄漏的两个声波信号检测下位机发送过来的数据，根据下式：

计算出的大小；式中表示n号声波信号检测下位机距离首站上位机的距离；表示n-1号声波信号检测下位机距离首站上位机的距离；表示泄漏点距离n号声波信号检测下位机的距离；表示泄漏点距离n+1号声波信号检测下位机的距离；表示负压波在管道内的传播速度；表示声波沿管壁的传播速度；表示声波信号到达n号声波信号检测下位机的时刻；表示声波信号到达n+1号声波信号检测下位机的时刻；表示首站负压波产生的下降拐点时刻；表示精确定位的泄漏信息；

当无线通讯出现异常，只收到单个信号声波信号检测下位机发来的数据，当首站上位机只收到n号声波信号检测下位机发来的数据时，根据下式：