CN104061443A - 管道安全预警与泄漏监测报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现管道安全预警与泄漏监测报警的方法，对外部损害管道的事件、管道外腐蚀、内腐蚀、局部杂散电流腐蚀、防腐层剥离腐蚀或管材机械磨损减薄都能够及时预警，一旦突发事件变化太快来不及预警导致了管道泄漏，也能够及时发现报警，通过在上、下位机运行核心算法软件，处理实时和静态数据，完成对管道安全的预警与泄漏报警工作。核心算法包括数据采集要求、异常识别器、简化等效电路分析方法、管道外部损害与腐蚀预警定位方法、管道内腐蚀预警和定位方法、局部杂散电流腐蚀预警和定位方法、管材机械磨损减薄预警和定位方法、管道泄漏监测报警定位方法，这些方法的实现都使用了异常识别器。

Description

管道安全预警与泄漏监测报警方法

技术领域：

本发明属于管道安全技术领域，尤其涉及到一种同时具备管道安全预警与泄漏监测功能又超越现有两种系统组合功能的监测方法。

背景技术：

全世界在用管道已经有230多万公里，我国的油气管道也已经突破了10万公里，管道安全事故越来越多，世界各国都在关注重视管道安全，虽然已经出现了各种管道泄漏监测技术，出现了各种管道腐蚀预测技术，出现了防止人工破坏的管道安全预警技术，但是这些技术距离实际需要还有很大的距离，具体问题是：管道泄漏监测技术基本是处于灵敏度低、误报警多、靠人工识别定位的状态；阴极保护监测数据很少，不能确切知道管道防腐的详细情况，导致有时阴极保护数据看来很好结果腐蚀严重，腐蚀预警技术仅对管道部分外腐蚀有效且达不到实时监测预警要求，对局部杂散电流腐蚀、边缘腐蚀、夹层腐蚀、内腐蚀和管壁减薄都没有预警功能，也不能够响应实时管道危害事件；管道人为危害信号如大海波涛中的一个浪花，防止人工破坏的管道安全预警技术认不清一般浪花与管道危害浪花的差别，有浪花就报警，所以，这类预警装备实用性不高。

面对管道服役周期越来越长，安全日益恶化的窘迫局面，人们期望：有一种装备，无论管道发生何种安全隐患都能及时报警处理，预防事故的发生，万一出现实在预防不了的突发事故造成管道泄漏了，也能及时报警，但是，这样的装备根本没有，现有技术离此目标相当遥远。

发明内容：

本发明就是针对现有技术的不足和人们的需求提出来的。

本发明公开了一种实现管道安全预警与泄漏监测报警的方法，对外部损害管 道的事件、管道外腐蚀、内腐蚀、局部杂散电流腐蚀、防腐层剥离腐蚀或管材机械磨损减薄都能够及时预警，而且一旦突发事件变化太快来不及预警导致了管道泄漏，也能够及时发现报警，如果将报警装置和控制系统联动，还可以尽快终止泄漏，防止因泄漏过多导致重大事故的发生。与各种现有方法组合使用的重大差别是：这种方法几乎没有误报警，消灭了“狼来了”现象，不需要人工干预，就能在报警的同时确定故障位置。

本发明为了准确判断管道保护状态，需要构建一个网络采集两类数据。网络组成与功能划分：至少由n台下位机和一台上位机组成计算机网络，下位机主要负责数据采集与回报上位机，同时负责对突发事件的监测上报，上位机统一处理发出报警或控制信号。

两类数据，一类是实时监测数据，另一类是人工输入的相对静态数据；实时监测数据包括阴极保护数据和管道运行数据两类，上位机统一控制阴极保护系统通电和断电的时间，下位机根据需要采集数据，上位机接收下位机汇报和自身采集的数据，还有人工输入的相对静态数据。

本发明通过在上、下位机运行核心算法软件，处理实时和静态数据，完成对管道安全的预警与泄漏报警工作。所说的核心算法包括数据采集要求、异常识别器、简化等效电路分析方法、管道外部损害与腐蚀预警定位方法、管道内腐蚀预警和定位方法、局部杂散电流腐蚀预警和定位方法、管材机械磨损减薄预警和定位方法、管道泄漏监测报警定位方法，这些方法的实现都使用了异常识别器。

实时数据采集系统

在阴极保护站、阳极床、地下杂散电流关键点、管道沿线阴极保护测试桩设下位机(或称智能终端)，构成数据采集点，实时采集管道阴极保护通电和断电电位、电流、管道温度、环境温度、土壤湿度，在管道进出口设流量压力数据采集点、在沿线有压力监测点处设置压力采集点。若干个采集点与阴极保护站、上位机、系统服务器、用户终端构成一个网络，其中网络大小规模根据需要搭建，最小的网络可以只有一台上位机和n个采集点。网络通讯采用TCP/IP协议，在网络内用标准时间同步所有上下位机的时间。上位机与下位机通讯的方式一种是上位机巡检、下位机应答，用于正常巡检；另一种是上位机侦听，下位机有情况及时报告，用于突发事件报警。上位机可以根据需要，向下位机发出指令，完成指定工作，比如配合详查管道故障点需要采取的措施；

所说的阴极保护实时数据，是指包括但不限于测定管道通电和断电电位，阴极保护电流、电压、交流干扰电压、杂散电流、采集点的环境温度、管道温度、土壤湿度，所有阴极保护实时数据均带有时间和位置以及被测量类别属性标签；

所说运行实时数据，是指包括但不限于：运行压力、流量、密度、温度数据， 所有运行实时数据均带有时间和位置以及物理量类别属性标签；

静态数据输入

静态数据主要包括地理信息数据、阴极保护基础数据、沿途土壤化验数据、管道材料数据、管道建设施工数据、管道使用维护数据、管输流体性质数据、以及管道流体输送基础理论、专家经验，对管道运行的安全性进行监视，评估，处理突发事件；

所说的地理信息数据，是指包括但不限于：有关管道安全的详细到比如管道沿程可能构成地下杂散电流的地段详细地面设施(比如电气化铁路、变电站、工矿企业、工民建等)，以及常规地理信息数据；

所说的阴极保护基础数据，是指包括但不限于：全线管道自然电位、土壤电阻率、阳极地床接地电阻、阳极引线材料与电阻、阴极引线材料与电阻；

所说的沿途土壤化验数据，是指包括但不限于：土壤主要成分类别以及不同潮湿度电阻率以及对应的PH值；

所说的管道材料数据，是指包括但不限于：管材钢号、化学成分、生产厂家、管材成型类别、力学性能、电阻率、标定电阻、管材直径和壁厚；

所说的管道建设数据，是指包括但不限于：管道施工单位、施工时间、焊接探伤数据、防腐绝缘数据、沿程掩埋数据、跨越数据、穿越数据、阴极保护数据、压力试验数据、中间节点数据、管道工艺流程数据、管道元件数据、管道自控数据；

所说的管道使用维护数据，是指包括但不限于：管道输送介质名称类别、设计输送量、设计压力、实际输送量、输送工艺制度、故障时间、地点及故障详情与修理数据；

所说的管输流体数据，是指包括但不限于：流体的商品名称序号、化学成分、混合比例、粘温特性、密度温度特性、爆炸限、闪点；

所说的管道流体输送基础理论，是指包括但不限于：经典水力学和现代水力学包括最新前沿成果；

所说的专家经验，是指包括但不限于：根据流体管道输送基础理论熟练解决具体问题人员总结的经验、利用阴极保护基础理论熟练解决具体问题人员总结的经验、相关管理人员总结的经验以及其他与此相关人员经实践检验证明可靠的经验和技巧；

核心算法

下位机负责实时数据采集：所有采集的数据都带有时间和位置以及数据类别 标志，下位机将采集的数据去除错误数据后存储，存储的数据分实时密度数据和历史数据两类，其中的实时数据长度至少为1周，历史数据长度至少为1年。实时数据采集的周期可以通过上位机或人工设置，最小周期为0.1秒；历史数据是经过筛选处理后的数据，其中数据存储密度可以通过上位机或人工设置，最小密度周期为1小时；

下位机对突发外部损害管道事件的响应：下位机根据采集的数据和管道阴极保护理论以及专家经验，监视判断该采集点管道阴极保护状态，按照系统设置汇报至上位机，对突发外部损害管道事件的判别是基于实时数据的异常变化。

判别异常是由一个被称作异常识别器的模块完成的，异常识别器以此前一段时间的数据作为参考，以当前数据为被检测识别数据，如果二者的差值达到了报警灵敏度的阈值，就触发预警计时器，如果预警计时长度达到了持续时间阈值，就发出报警信号，如果达到时间阈值前差值消失了，就不作为报警事件处理，触发计时器清零，如果再有新的信号到来，则触发计时器开始重新计时。

所说的异常识别器此前一段时间的数据，前一段时间指的是2分钟以前与当前监测数据环境条件基本相同一段时间的数据，环境基本相同指的是环境温度、土壤湿度、管道温度、土壤温度不超过当前检测值的5％，一段时间的长度一般为10分钟的数据，具体长度应该根据监测数据波动情况选择，如果数据很平稳，时间段就短，反之就要延长；将该段数据取平均值再加上历史趋势修正值，作为参考值。参考值数据是跟踪滚动更新的，一旦进入报警界线，该参考值就不再进入滚动更新参考源，一直等到外部损害管道事件结束以后，新采集的数据才进入异常识别器作为更新参考源。

参考值中的历史趋势是指环境基本相同不同历史时期数据以时间顺序为横坐标以检测数据为纵坐标绘出的一条曲线，该曲线的自然延伸点就是历史趋势预测值，参考值中历史趋势预测值与当前平均值选择的比率，应该根据监测数据的情况通过实际调试确定。

报警灵敏度和持续时间两个阈值的设定方法是，通过实际现场试验，得到在没有误报警的前提下灵敏度阈值与数据自然波动的规律曲线，异常数据变化幅度与持续时间的关系曲线，作为报警灵敏度阈值和时间阈值自动选择依据。

达到报警灵敏度以上时，下位机开始向上位机汇报，汇报数据区间可以根据需要进行调整，一般自事件发生前10分钟开始至事件结束后10分钟数据截止为默认数据长度，但事件发生后1个小时还不能结束的，下位机终止主动汇报，改为常规应答方式。

管道外部损害与腐蚀预警定位方法

判别外部损害管道事件的主要依据是管道各个监测段的电流和电位，各段管道经外部绝缘层进入的电流之和就等于阴极保护站提供的电流，根据这个道理，画出包括大地电阻、绝缘层电阻、管道电阻、阴极保护电源(或牺牲性阳极)在内的等效电路，计算：

1.通过第i段绝缘层流进该段管道的电流I_j：I_j等于第i检测桩检测电流减去第i+1检测桩检测电流：即：I_j＝I_i-I_i+1；

2.第i段绝缘层的电阻R_yi：R_yi＝V_i/I_j，其中V_i是通电状态下的保护电位；

3.第i段管道检测点对电源E负极电压V_ei：其中，I是阴极保护总电流，R₀₂是管道阴极接线点到电源E负极的电阻，I_i是第i段电流，W_i是第i段管道电阻；

4.第i段大地电阻R_Di：R_Di＝(V_E-V_ei-V_i)/I_j

通过电源的通断和不同电压的改变，就可以根据测得的电压和电流知道各个等效电阻，通过对等效电阻与相应环境关系的监视，就可以预知管道绝缘层的变化，管道电阻的变化，而绝缘层强度快速降低就可以判定为管道损害事件，绝缘强度缓慢降低就是防腐层绝缘老化的证据；排除温度影响后，管道电阻的逐渐增大意味着管道内腐蚀或壁厚减薄，根据管道具体情况，如果减薄段位于易发生内腐蚀区，就可以初步认定减薄是由内腐蚀造成，如果减薄发生在易磨损区且流体内有磨料，就可以判定为内磨损造成，否则仍为内腐蚀。采用异常识别器监视采集的数据，就能发现故障，做到没有误报警。

上位机对外部损害管道事件的监测报警：上位机接收到某下位机的主动汇报数据后，t1时间内等待该下位机临近监测点下位机的报告，如果t1时间过后没有接到报告，就主动询问调取数据，如果前后都答复数据在正常范围，从管道电流回路和临近监测数据都得不到证实，则认为不确定事件，不予报警，如果总电流、报警点电流都增加、报警点以远至少一段电流减少，认为是可靠危害事件，应该报警。

外部损害管道事件的定位：首先，通过判断电流上升点和响应下游段下降点将事故点定位在C_i和C_i+1这两个检测桩之间，以事故点分界，电流方向上、下游一个电流增加、一个电流减少，假定管道L_x点发生了绝缘层损坏，其实该段其他部位绝缘电阻并未改变，于是，泄漏点电流ΔI为：

ΔI＝I_i0-I_(i+1)0-V_i0/R_yi，式中：I_i0是绝缘层损坏后第i点电流，I_(i+1)0是绝缘层损坏后第i+1点电流，V_i0是绝缘侧损坏后第i点电位；

由于不同检测桩间有不同的自然地电位差V_z，V_z＝I_iW_i-V_i+1+V_i，于是，有如下近似方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{IR}}_1+I_{(i+1)0}{W}_i+V_{i0}(R_2^2+R_1^2+R_1{R}_2)/W_i{R}_{\mathrm{yi}}=V_{i0+1}-V_{i0}+V_z\\ W_i=R_1+R_2\\ L_x={\mathrm{LR}}_1/W_i\end{array}\right.$

式中：R₁是绝缘层损坏点L_x到检测桩C_i的管道电阻，R₂是绝缘层损坏点L_x到检测桩C_i+1的管道电阻，L是两个检测桩之间的管道长度，式中：V_i0是绝缘层损坏后检测桩C_i检测的保护电压，V_i0+1是绝缘层损坏后检测桩C₊₁检测的保护电压。

解方程组，得到L_x，再加上检测桩C_i位置，就是绝缘层损坏的具体位置。

管道内腐蚀预警和定位方法：

首先，对全线各段管道电阻进行跟踪，调用专家经验评估管道最有可能发生内腐蚀的区段，作为重点监视对象，如果异常识别器发现某区段内电阻逐渐增大，且在易发生内腐蚀区段，则预示着该管段内腐蚀已经发生并且在不断加剧，内腐蚀只能确定在两个检测桩之间，欲详查可以采用人工配合的方式，如在地面采用管道腐蚀检测仪检测定位；

局部杂散电流腐蚀预警和定位方法：

局部杂散电流腐蚀是一种严重的腐蚀，具有从外部腐蚀，且杂散电流不稳定、腐蚀速度快的特点，腐蚀电流源叠加到阴极保护电流上，致使叠加段电流不稳定，体现在阴极保护总电流上，总电流不变的情况下，某区段电流却发生不停的大小变化，采用异常识别器，观察各段电流的变化，发现某段电流异常且超过了允许值，就可以断定该部分管道发生杂散电流腐蚀，腐蚀位置仍然可以采用外部损害定位的方法；

管材机械磨损减薄预警和定位方法：

管材机械磨损减薄的直接信息可以通过异常识别器分析管道电流获得，它的特征很像内腐蚀，监测的数据特点和内腐蚀很相似，所不同的是，要交给专家系统去识别哪些区段容易出现磨损减薄，如果监测数据出现在易磨损区，磨损减薄的可能性最大，磨损减薄的定位与内腐蚀的定位方法相同；

管道泄漏监测报警定位方法：

管道泄漏以后，以泄漏点分界，上游流量上升，下游流量、上下游压力都下降，用异常识别器监视着几个相关数据，很容易发现泄漏，由于泄漏总要破坏管道绝缘层，则外部损害异常识别器也会报警，根据这5个条件，就能可靠地确定管道发生了泄漏，如果外部损害异常识别器没有报警信息，则调用专家系统和管道信息数据，由专家系统根据管道具体情况作出是否报警的裁决；

管道泄漏的定位，如果泄漏时外部损害异常识别器也报警了，定位就以外部损害识别器定位为准，如果外部识别器没有报警，则采用压力波法定位，如果信号满足不了压力波定位的要求，就由专家系统评估定位。

附图说明：

图1是阴极保护系统等效电路图，该图以检测桩为界，将管道分成n段，其中：R_D1～R_Dn是大地通向每段管道的等效电阻，R_Y1～R_Yn是每段管材的绝缘层等效电阻，W₁～W_n是每段管道的等效电阻，C₁～C_n是检测桩，也是下位机(智能终端)的安装地，E是阴极保护电源，G是管道，R₀₂是电源E负极到管道接线点阴线电阻，R₀₁电源E到阳极桩阴线电阻，R₀₃是防腐层损坏点管道接地电阻；L₀是管道阴极保护恒电位仪负极接线点，L_x是绝缘层破损点；

图2是杂散电流腐蚀等效电路图，图中S是杂散电流信号源，这里用了交流信号，但它代表各种类型的杂散信号源，并非指特定信号，与该信号源回路串联的电阻，是该回路的等效电阻，串联到管道上的电阻，代表杂散电流回路经过管道区间的管道电阻，图2表示杂散电流腐蚀区间落在检测桩C₁和C₂区间。

下面结合具体实施方式对附图加以详细说明。

具体实施方式：

针对一个具体实施项目，简述实施方式。

首先要了解用户需求，制定一个完整的技术方案，根据确定的技术方案，选择硬件产品，根据硬件产品特点，确定数据采集实施方案。

数据采集网络可选产品很多，只要按照本发明要求选择搭建就可以了，具体问题是搭建网络采集数据以后怎么分析处理，才能达到本发明的目的。

我们知道，任何一个电路，流出节点的电流和流进的电流必然相等，沿着回 路上升的电压必然等于沿相反方向下降的电压，再复杂的回路，也可以在分析时将它简化为等效电路，图1就是阴极保护系统等效电路图，我们以检测桩为界，把管道分成n段，总电流从阴极保护站电源E正极流出，经过大地和管道绝缘层进入管道，然后流回电源E负极，流经本段的电流总是本段电流与下段电流的叠加，由于管道本身有电阻，沿途电压递降曲线就会依此规律呈现，假定L_x点发生绝缘层损坏事件，以该点分界，左端回路电流增加，使得监测点C₁上监测的电流增加，由于该点电流抬升了回路电压，相应地会使其它支路电流下降，这就是判断绝缘层损坏的充足条件，从图1看到，绝缘层电阻相当于电位器，对于缓慢的绝缘强度降低到最后接地，是一般绝缘层老化，如果短时间快速接地，则是管道外力破坏；

等效电路分析完成后，构建软件框架，将本发明确定的方法编成计算机软件，然后进行信号仿真调试，仿真调试完成后再到工程现场调试，直至完成。

需要注意的是，整理专家经验时，专家经验一定要经过检验证明是正确的才能计入程序，在编程时，专家经验要与整个程序统一变量名称，经验要用系统关联性的数据表达。

经过实践检验，本发明达到了预期目标。

本发明是个整体技术方案，不管选择整体还是选择实施其中的任何部分，都是本发明的内容，名称术语代号的改变或将发明拆分以及增减数据采集均属于实施本发明。

Claims (13)

1.实现管道安全预警与泄漏监测报警的方法，其特征是：

对外部损害管道的事件、管道外腐蚀、内腐蚀、局部杂散电流腐蚀、防腐层剥离腐蚀或管材机械磨损减薄都能够及时预警，而且一旦突发事件变化太快来不及预警导致了管道泄漏，也能够及时发现报警，为了准确判断管道保护状态，需要构建一个网络采集两类数据，至少由n台下位机和一台上位机组成计算机网络，下位机主要负责数据采集与回报上位机，同时负责对突发事件的监测上报，上位机统一处理发出报警或控制信号，两类数据，一类是实时监测数据，另一类是人工输入的相对静态数据；实时监测数据包括阴极保护数据和管道运行数据两类，上位机统一控制阴极保护系统通电和断电的时间，下位机根据需要采集数据，上位机接收下位机汇报和自身采集的数据，还有人工输入的相对静态数据，通过在上、下位机运行核心算法软件，处理实时和静态数据，完成对管道安全的预警与泄漏报警工作，所说的核心算法包括数据采集要求、异常识别器、简化等效电路分析方法、管道外部损害与腐蚀预警定位方法、管道内腐蚀预警和定位方法、局部杂散电流腐蚀预警和定位方法、管材机械磨损减薄预警和定位方法、管道泄漏监测报警定位方法，这些方法的实现都使用了异常识别器。

2.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的数据采集要求，其特征是：

实时数据采集系统在阴极保护站、阳极床、地下杂散电流关键点、管道沿线阴极保护测试桩设下位机(或称智能终端)，构成数据采集点，实时采集管道阴极保护通电和断电电位、电流、管道温度、环境温度、土壤湿度，在管道进出口设流量压力数据采集点、在沿线有压力监测点处设置压力采集点，若干个采集点与阴极保护站、上位机、系统服务器、用户终端构成一个网络，其中网络大小规模根据需要搭建，最小的网络可以只有一台上位机和n个采集点，网络通讯采用TCP/IP协议，在网络内用标准时间同步所有上下位机的时间，上位机与下位机通讯的方式一种是上位机巡检、下位机应答，用于正常巡检；另一种是上位机侦听，下位机有情况及时报告，用于突发事件报警，上位机可以根据需要，向下位机发出指令，完成指定工作，比如配合详查管道故障点需要采取的措施。

3.针对权利要求1、权利要求2所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的阴极保护实时数据，其特征是：

所说的阴极保护实时数据，是指包括但不限于测定管道通电和断电电位，阴极保护电流、电压、交流干扰电压、杂散电流、采集点的环境温度、管道温度、土壤湿度，所有阴极保护实时数据均带有时间和位置以及被测量类别属性标签。

4.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，所说运行实时数据，其特征是：

包括但不限于：运行压力、流量、密度、温度数据，所有运行实时数据均带有时间和位置以及物理量类别属性标签。

5.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的静态数据输入，其特征是：

静态数据主要包括地理信息数据、阴极保护基础数据、沿途土壤化验数据、管道材料数据、管道建设施工数据、管道使用维护数据、管输流体性质数据、以及管道流体输送基础理论、专家经验，对管道运行的安全性进行监视，评估，处理突发事件；说的地理信息数据，是指包括但不限于：有关管道安全的详细到比如管道沿程可能构成地下杂散电流的地段详细地面设施(比如电气化铁路、变电站、工矿企业、工民建等)，以及常规地理信息数据；所说的阴极保护基础数据，是指包括但不限于：全线管道自然电位、土壤电阻率、阳极地床接地电阻、阳极引线材料与电阻、阴极引线材料与电阻；所说的沿途土壤化验数据，是指包括但不限于：土壤主要成分类别以及不同潮湿度电阻率以及对应的PH值；所说的管道材料数据，是指包括但不限于：管材钢号、化学成分、生产厂家、管材成型类别、力学性能、电阻率、标定电阻、管材直径和壁厚；所说的管道建设数据，是指包括但不限于：管道施工单位、施工时间、焊接探伤数据、防腐绝缘数据、沿程掩埋数据、跨越数据、穿越数据、阴极保护数据、压力试验数据、中间节点数据、管道工艺流程数据、管道元件数据、管道自控数据；所说的管道使用维护数据，是指包括但不限于：管道输送介质名称类别、设计输送量、设计压力、实际输送量、输送工艺制度、故障时间、地点及故障详情与修理数据；所说的管输流体数据，是指包括但不限于：流体的商品名称序号、化学成分、混合比例、粘温特性、密度温度特性、爆炸限、闪点；所说的管道流体输送基础理论，是指包括但不限于：经典水力学和现代水力学包括最新前沿成果；所说的专家经验，是指包括但不限于：根据流体管道输送基础理论熟练解决具体问题人员总结的经验、利用阴极保护基础理论熟练解决具体问题人员总结的经验、相关管理人员总结的经验以及其他与此相关人员经实践检验证明可靠的经验和技巧。

6.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的核心算法，其特征是：

下位机负责实时数据采集：所有采集的数据都带有时间和位置以及数据类别标志，下位机将采集的数据去除错误数据后存储，存储的数据分实时密度数据和历史数据两类，其中的实时数据长度至少为1周，历史数据长度至少为1年。实时数据采集的周期可以通过上位机或人工设置，最小周期为0.1秒；历史数据是经 过筛选处理后的数据，其中数据存储密度可以通过上位机或人工设置，最小密度周期为1小时；

下位机对突发外部损害管道事件的响应：下位机根据采集的数据和管道阴极保护理论以及专家经验，监视判断该采集点管道阴极保护状态，按照系统设置汇报至上位机，对突发外部损害管道事件的判别是基于实时数据的异常变化；判别异常是由一个被称作异常识别器的模块完成的，异常识别器以此前一段时间的数据作为参考，以当前数据为被检测识别数据，如果二者的差值达到了报警灵敏度的阈值，就触发预警计时器，如果预警计时长度达到了持续时间阈值，就发出报警信号，如果达到时间阈值前差值消失了，就不作为报警事件处理，触发计时器清零，如果再有新的信号到来，则触发计时器开始重新计时。

7.针对权利要求1和权利要求6所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的异常判别器，其特征是：

所说的异常识别器此前一段时间的数据，前一段时间指的是2分钟以前与当前监测数据环境条件基本相同一段时间的数据，环境基本相同指的是环境温度、土壤湿度、管道温度、土壤温度不超过当前检测值的5％，一段时间的长度一般为10分钟的数据，具体长度应该根据监测数据波动情况选择，如果数据很平稳，时间段就短，反之就要延长；将该段数据取平均值再加上历史趋势修正值，作为参考值。参考值数据是跟踪滚动更新的，一旦进入报警界线，该参考值就不再进入滚动更新参考源，一直等到外部损害管道事件结束以后，新采集的数据才进入异常识别器作为更新参考源，参考值中的历史趋势是指环境基本相同不同历史时期数据以时间顺序为横坐标以检测数据为纵坐标绘出的一条曲线，该曲线的自然延伸点就是历史趋势预测值，参考值中历史趋势预测值与当前平均值选择的比率，应该根据监测数据的情况通过实际调试确定，报警灵敏度和持续时间两个阈值的设定方法是，通过实际现场试验，得到在没有误报警的前提下灵敏度阈值与数据自然波动的规律曲线，异常数据变化幅度与持续时间的关系曲线，作为报警灵敏度阈值和时间阈值自动选择依据，达到报警灵敏度以上时，下位机开始向上位机汇报，汇报数据区间可以根据需要进行调整，一般自事件发生前10分钟开始至事件结束后10分钟数据截止为默认数据长度，但事件发生后1个小时还不能结束的，下位机终止主动汇报，改为常规应答方式。

8.针对权利要求1和权利要求6所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的管道外部损害与腐蚀预警定位方法，其特征是：

判别外部损害管道事件的主要依据是管道各个监测段的电流和电位，各段管道经外部绝缘层进入的电流之和就等于阴极保护站提供的电流，根据这个道理，画出包括大地电阻、绝缘层电阻、管道电阻、阴极保护电源(或牺牲性阳极)在 内的等效电路，计算：

1.通过第i段绝缘层流进该段管道的电流I_j：I_j等于第i检测桩检测电流减去第i+1检测桩检测电流：即：I_j＝I_i-I_i+1；

2.第i段绝缘层的电阻R_yi：R_yi＝V_i/I_j，其中V_i是通电状态下的保护电位；

3.第i段管道检测点对电源E负极电压V_ei：其中，I是阴极保护总电流，R₀₂是管道阴极接线点到电源E负极的电阻，I_i是第i段电流，W_i是第i段管道电阻；

4.第i段大地电阻R_Di：R_Di＝(V_E-V_ei-V_i)/I_j

通过电源的通断和不同电压的改变，就可以根据测得的电压和电流知道各个等效电阻，通过对等效电阻与相应环境关系的监视，就可以预知管道绝缘层的变化，管道电阻的变化，而绝缘层强度快速降低就可以判定为管道损害事件，绝缘强度缓慢降低就是防腐层绝缘老化的证据；排除温度影响后，管道电阻的逐渐增大意味着管道内腐蚀或壁厚减薄，根据管道具体情况，如果减薄段位于易发生内腐蚀区，就可以初步认定减薄是由内腐蚀造成，如果减薄发生在易磨损区且流体内有磨料，就可以判定为内磨损造成，否则仍为内腐蚀。

9.针对权利要求1和权利要求7所述的管道安全预警与泄漏监测办法，其中的管道外部损害管道事件的监测报警方法，其特征是：

上位机对外部损害管道事件的监测报警：上位机接收到某下位机的主动汇报数据后，t1时间内等待该下位机临近监测点下位机的报告，如果t1时间过后没有接到报告，就主动询问调取数据，如果前后都答复数据在正常范围，从管道电流回路和临近监测数据都得不到证实，则认为不确定事件，不予报警，如果总电流、报警点电流都增加、报警点以远至少一段电流减少，认为是可靠危害事件，应该报警；

外部损害管道事件的定位：首先，通过判断电流上升点和响应下游段下降点将事故点定位在C_i和C_i+1这两个检测桩之间，以事故点分界，电流方向上、下游一个电流增加、一个电流减少，假定管道L_x点发生了绝缘层损坏，其实该段其他部位绝缘电阻并未改变，于是，泄漏点电流ΔI为：

ΔI＝I_i0-I_(i+1)0-V_i0/R_yi，式中：I_i0是绝缘层损坏后第i点电流，I_(i+1)0是绝缘 层损坏后第i+1点电流，V_i0是绝缘侧损坏后第i点电位；

由于不同检测桩间有不同的自然地电位差V_z，V_z＝I_iW_i-V_i+1+V_i，于是，有如下近似方程组：

式中：R₁是绝缘层损坏点L_x到检测桩C_i的管道电阻，R₂是绝缘层损坏点L_x到检测桩C_i+1的管道电阻，L是两个检测桩之间的管道长度，式中：V_i0是绝缘层损坏后检测桩C_i检测的保护电压，V_i0+1是绝缘层损坏后检测桩C₊₁检测的保护电压。

解方程组，得到L_x，再加上检测桩C_i位置，就是绝缘层损坏的具体位置。

10.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，所说内腐蚀预警和定位，其特征是：

管道内腐蚀预警和定位：首先，对全线各段管道电阻进行跟踪，调用专家经验评估管道最有可能发生内腐蚀的区段，作为重点监视对象，如果异常识别器发现某区段内电阻逐渐增大，且在易发生内腐蚀区段，则预示着该管段内腐蚀已经发生并且在不断加剧，内腐蚀只能确定在两个检测桩之间，欲详查可以采用人工配合的方式，如在地面采用管道腐蚀检测仪检测定位。

11.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，所说局部杂散电流腐蚀预警和定位方法，其特征是：

局部杂散电流腐蚀预警和定位：局部杂散电流腐蚀是一种严重的腐蚀，具有从外部腐蚀，且杂散电流不稳定、腐蚀速度快的特点，腐蚀电流源叠加到阴极保护电流上，致使叠加段电流不稳定，体现在阴极保护总电流上，总电流不变的情况下，某区段电流却发生不停的大小变化，采用异常识别器，观察各段电流的变化，发现某段电流异常且超过了允许值，就可以断定该部分管道发生杂散电流腐蚀，腐蚀位置仍然可以采用外部损害定位的方法。

12.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，所说管材机械磨损减薄预警和定位方法，其特征是：

管材机械磨损减薄的直接信息可以通过异常识别器分析管道电流获得，它的特征很像内腐蚀，监测的数据特点和内腐蚀很相似，所不同的是，要交给专家系 统去识别哪些区段容易出现磨损减薄，如果监测数据出现在易磨损区，磨损减薄的可能性最大，磨损减薄的定位与内腐蚀的定位方法相同。

13.针对权利要求1所述的管道安全预警与泄漏监测办法，所说管道泄漏监测报警定位方法，其特征是：

管道泄漏以后，以泄漏点分界，上游流量上升，下游流量、上下游压力都下降，用异常识别器监视着几个相关数据，很容易发现泄漏，由于泄漏总要破坏管道绝缘层，则外部损害异常识别器也会报警，根据这5个条件，就能可靠地确定管道发生了泄漏，如果外部损害异常识别器没有报警信息，则调用专家系统和管道信息数据，由专家系统根据管道具体情况作出是否报警的裁决；

管道泄漏的定位，如果泄漏时外部损害异常识别器也报警了，定位就以外部损害识别器定位为准，如果外部识别器没有报警，则采用压力波法定位，如果信号满足不了压力波定位的要求，就由专家系统评估定位。