CN105156905A - 管道的泄漏监测系统及监测方法、监测设备和服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道的泄漏监测系统及监测方法、监测设备和服务器。该方法包括:获取管道内次声波信号、压力、温度和流量数据;根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态;输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器。本发明融合次声波、负压波、流量平衡三种泄漏监测方法于一体的泄漏监测设备,可达到各种方法互为补充,提高泄漏报警率、降低误报率与漏报率。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道泄漏监测技术领域,尤其涉及一种管道的泄漏监测系统及监测方法、监测设备和服务器。
背景技术
随着我国经济高速发展带来的油气管道大规模投资建设,油气管道泄漏、堵塞、缺陷问题日益严重,目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统,主要靠人工沿管线巡视,管线运行数据靠人工读取,这种情况对管道的安全运行非常不利。据估计,油气管道泄漏监测、检测系统光产品本身的产值就将接近1,000亿。长期来说,管道泄漏监测行业除了需要有更可靠、更有效的技术手段、产品本身来保障泄漏监测的实时性、准确性、有效性,以及高定位精度和低误报率等,更多还需要长期优质的本地化服务和专家分析。
随着时间推移,近年来也有越来越多的管道泄漏监控装置应用于国内管道泄漏监测市场,而市场上的监控种设备一般都是基于单一的负压波法或者次声波法或者流量法来监测管道是否发生泄漏,负压波法和次声波法都可以监测管道是否发生泄漏和泄漏发生时刻,而负压波法监测的方法误差较大、流量监测法仅能监测管道是否发生泄漏并不能监测泄漏发生时刻,所以基于现有的泄漏检测设备的泄漏报警率一般较低、误报率与漏报率较高,而市场上迫切需要一种泄漏报警率高、误报率与漏报率低的泄漏监测设备,更需要一种可以在管道发生泄漏时能够更加快速准确的定位出泄漏点所在管段位置的泄漏监测方法及其系统。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有管道泄漏监测设备存在的泄漏报警率低、误报率与漏报率较高的问题,以及现有管道泄漏监测装置不可以在管道发生泄漏时及时快速准确的定位出泄漏点所在管段位置的问题,从而提供一种管道的泄漏监测系统及监测方法、监测设备和服务器。
在第一方面,本发明提供了泄漏监测设备进行管道监测的方法。该方法包括:获取管道内的次声波信号、压力、温度和流量数据;根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态;输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器。
优选地,在根据次声波信号进行泄漏检测得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻之前还包括:将次声波信号进行放大、滤波和模数转换处理。
在第二方面,本发明提供了服务器基于进行管道监测的方法。该方法包括:接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4;根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。
优选地,所述根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置具体包括:将接收到的管道泄漏发生时刻值代入次声波法泄漏点定位公式和/或负压波法泄漏点定位公式计算得出管道的具体泄漏位置,
其中,L为所述首端泄漏监测设备和所述尾端泄漏监测设备之间的管道长度,v为管道介质声波传输速度,X为泄漏点与所述尾端泄漏监测设备之间的距离。
在第三方面,本发明提供了一种如上述所述的泄漏监测设备。该设备包括:获取管道内的次声波信号、压力、温度和流量数据的数据获取模块;根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,和根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态的数据处理模块;输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器的数据输出模块。
优选地,所述泄漏监测设备还包括与所述数据获取模块和所述数据处理模块分别相连接的次声波信号调理模块,用于将获取的次声波信号进行放大、滤波和模数转换处理。
进一步优选地,所述次声波信号处理模块还与GPS模块相连接,所述GPS模块用于接收GPS天线从卫星上获取标准的时间信号。
在第四方面,本发明提供了一种上述所述的服务器。该服务器包括:数据接收模块,用于接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4;处理器,用于根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。
在第五方面,本发明提供了一种管道泄漏监测系统。该系统包括如上述所述的服务器和两个如上述所述的泄漏监测设备。
优选地,所述管道泄漏监测系统还包括管道、两个压力/温度/流量数据采集装置和两个次声波传感器,所述两个次声波传感器分别接在所述管道的两端,用于将各自获取的次声波信号传输至与其连接的泄漏监测设备;所述两个压力/温度/流量数据采集装置分别与所述两个泄漏监测设备连接,用于将其获取的温度、压力和流量数据传输至与其连接的泄漏监测设备。
本发明的有益效果:通过融合次声波、负压波、流量平衡三种泄漏监测方法于一体的泄漏监测设备,可达到各种方法互为补充,提高泄漏报警率、降低误报率与漏报率。通过基于两台泄漏监测设备和服务器构成的管道泄漏监测系统可以在管道发生泄漏时及时快速准确的定位出泄漏点所在管段位置,既能降低成本,又能减少工作量,可广泛应用于石油管道、天然气管道以及油气混输管道的泄漏监测等领域。
附图说明
图1是根据本发明实施例的管道泄漏监测设备的结构框图;
图2是根据本发明实施例的管道泄漏点定位的服务器的结构框图;
图3是根据本发明实施例的管道泄漏监测系统结构框图;
图4是根据本发明实施例的泄漏监测设备进行管道监测的方法流程图;
图5是根据本发明实施例的服务器基于泄漏监测设备进行管道泄漏点定位的方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案,并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
图1是根据本发明实施例的管道泄漏监测设备的结构框图。
如图1所示,根据本发明实施例的管道泄漏监测设备包括:数据获取模块、次声波信号调理模块、GPS模块、数据处理模块、数据输出模块、电源供电模块。
数据获取模块与次声波信号调理模块相连接,其主要负责采集管道内信号数据,数据获取模块分为次声波信号获取模块、压力/温度数据获取模块和流量数据获取模块,次声波信号获取模块用来获取次声波信号,压力/温度数据模块用来获取压力、温度数据,流量数据获取模块用来获取流量数据。其中,次声波信号获取模块具体为次声波传感器接口,可外接次声波传感器并将次声波传感器采集的次声波信号发送至数据处理模块;压力/温度数据模块具体为压力/温度数据传输网口,可外接压力/温度/流量数据采集装置(SCADA系统或RTU/PRC设备)并将SCADA系统或RTU/PRC设备采集的温度、压力数据发送至数据处理模块;流量数据获取模块具体为流量数据输出网口,可外接压力/温度/流量数据采集装置(SCADA系统或RTU/PRC设备)并将SCADA系统或RTU/PRC设备采集的流量数据发送至数据处理模块。
GPS模块与次声波信号调理模块相接,负责接收GPS天线从卫星上获取标准的时间信号并发送至次声波信号调理模块。
次声波信号调理模块具体为一硬件板卡,其还与数据处理模块相接,主要负责对上述数据获取模块中次声波信号获取模块获取的次声波信号进行滤波、放大处理并转化成数字信号,同时还进行次声波波形GPS授时处理。
数据处理模块还分别与数据输出模块和数据获取模块中的压力/温度数据获取模块和流量数据获取模块相连接,主要负责接收次声波信号调理模块输出的次声波信号、压力/温度数据获取模块发送的压力、温度数据和流量数据获取模块发送的流量数据,以及负责输出经数据处理模块处理所得的泄漏发生时刻。其中,数据处理模块主要分为次声波处理模块、负压波处理模块和流量平衡处理模块。次声波处理模块主要负责根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,负压波处理模块主要负责根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻。次声波处理模块和负压波处理模块都是先进行泄漏是否发生,若发生则进一步确定泄漏发生时刻。而流量平衡处理模块主要负责根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态,三个模块相辅相成,以达到各种方法互为补充,提高泄漏报警率、降低误报率与漏报率。
数据输出模块输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻。数据输出模块具体可为数据输出网口,通过连接网线,将数据数传至服务器。当然数据输出模块也可以是无线通讯模块,通过无线网络将数据将数据传输至服务器。
电源供电模块与数据处理模块相接,主要负责向整个泄漏监测设备提供电力。电源供电模块包括蓄电池和与其连接的太阳能电板组件。该方案的应用场景为当泄漏监测设备的安装环境不具备提供电源的情况下,可以通过太阳能电板组件将太阳能转化为电能并存储在蓄电池内。
图2是根据本发明实施例的管道泄漏点定位的服务器的结构框图。
如图2所示,根据本发明实施例的服务器包括数据接收模块和处理器。数据接收模块用来接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或接收位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4。
处理器与数据接收模块相接,主要负责根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。具体地,处理器可将接收到的管道泄漏发生时刻值t1和t3,代入次声波法泄漏点定位公式中,和/或将t2和t4代入负压波法泄漏点定位公式计算得出管道的具体泄漏位置,其中,L为首端泄漏监测设备和尾端泄漏监测设备之间的管道长度,v为管道介质声波传输速度,X为泄漏点与尾端泄漏监测设备之间的距离。显然根据本发明实施例的基于负压波法能判断出管道的具体泄漏点,基于次声波法也能判断出管道的具体泄漏点,而这两种计算得出的泄漏点可能是同一点,也可能存在偏差不是同一点,通过两组数据来计算泄漏点能够更加准确的判断泄漏点的位置。
图3是根据本发明实施例的管道泄漏监测系统结构框图。
如图3所示,根据本发明实施例的管道泄漏监测系统包括如上述所述的泄漏监测设备和服务器以及管道、次声波传感器、压力/温度/流量数据采集装置。
本实施例中的泄漏监测设备包括两台,次声波传感器包括两个,两个传感器分别安装在管道的首端和尾端,首端次声波传感器与一台泄漏监测设备连接,尾端次声波传感器与一台泄漏监测设备连接,分别将其监测到的管道内次声波信号发送至各自连接的泄漏监测设备内。压力/温度/流量数据采集装置两个,可以是SCADA系统或RTU/PRC设备。分别与两台泄漏监测设备连接,并分别各自采集的压力、温度、流量数据送入各自连接的泄漏监测设备内。服务器分别连接上述两台泄漏监测设备,根据两台泄漏监测设备发送的泄漏发生时刻来计算得出管道的泄漏点,即根据泄漏产生的次声波或压力波到达管道两台泄漏监测设备的时间差来计算泄漏点。
图4是根据本发明实施例的泄漏监测设备进行管道监测的方法流程图。
在步骤401中,获取管道内的次声波信号、压力、温度和流量数据。
在步骤402中,根据步骤401中的次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据步骤401中的压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据步骤401中的流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态。
在步骤403中,输出步骤402中根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器。
图5是根据本发明实施例的服务器基于泄漏监测设备进行管道泄漏点定位的方法流程图。
在步骤501中,接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4。
在步骤502中,根据步骤501中接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。
具体包括:将接收到的管道泄漏发生时刻值代入次声波法泄漏点定位公式和/或负压波法泄漏点定位公式计算得出管道的具体泄漏位置,其中,L为所述首端泄漏监测设备和所述尾端泄漏监测设备之间的管道长度,v为管道介质声波传输速度,X为泄漏点与所述尾端泄漏监测设备之间的距离。
如上所述,本发明可用来解决现有管道泄漏监测设备存在的泄漏报警率低、误报率与漏报率较高的问题,以及现有管道泄漏监测装置不可以在管道发生泄漏时及时快速准确的定位出泄漏点所在管段位置的问题。通过融合次声波、负压波、流量平衡三种泄漏监测方法于一体的泄漏监测设备,可达到各种方法互为补充,提高泄漏报警率、降低误报率与漏报率。通过基于两台泄漏监测设备和服务器构成的管道泄漏监测系统可以在管道发生泄漏时及时快速准确的定位出泄漏点所在管段位置,既能降低成本,又能减少工作量,可广泛应用于石油管道、天然气管道以及油气混输管道的泄漏监测等领域。
专业人员应该还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器RAM、内存、只读存储器ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.泄漏监测设备进行管道监测的方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取管道内的次声波信号、压力、温度和流量数据;
根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态;
输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在根据次声波信号进行泄漏检测得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻之前还包括:将次声波信号进行放大、滤波和模数转换处理。
3.服务器进行管道监测的方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4;
根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置具体包括:将接收到的管道泄漏发生时刻值代入次声波法泄漏点定位公式和/或负压波法泄漏点定位公式计算得出管道的具体泄漏位置,
其中,L为所述首端泄漏监测设备和所述尾端泄漏监测设备之间的管道长度,v为管道介质声波传输速度,X为泄漏点与所述尾端泄漏监测设备之间的距离。
5.一种如权利要求1所述的泄漏监测设备,其特征在于,包括:
获取管道内的次声波信号、压力、温度和流量数据的数据获取模块;
根据次声波信号进行次声波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测以得出管道的泄漏状态和泄漏发生时刻,和根据流量数据进行流量平衡泄漏检测以得出管道的泄漏状态的数据处理模块;
输出根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻和/或根据次声波信号检测得出的泄漏发生时刻至服务器的数据输出模块。
6.根据权利要求5所述的泄漏监测设备,其特征在于,还包括与所述数据获取模块和所述数据处理模块分别相连接的次声波信号调理模块,用于将获取的次声波信号进行放大、滤波和模数转换处理。
7.根据权利要求6所述的泄漏监测设备,其特征在于,所述次声波信号处理模块还与GPS模块相连接,所述GPS模块用于接收GPS天线从卫星上获取标准的时间信号。
8.一种如权利要求3所述的服务器,其特征在于,包括:
数据接收模块,用于接收位于管道首端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t1和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t2,和/或位于管道尾端的泄漏监测设备根据次声波信号进行次声波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t3和/或根据压力、温度数据进行负压波泄漏检测所得出的管道泄漏发生时刻t4;
处理器,用于根据接收到的管道泄漏发生时刻值计算得出管道的具体泄漏位置。
9.管道泄漏监测系统,其特征在于,包括如权利要求8所述的服务器和两个如权利要求5所述的泄漏监测设备。
10.根据权利要求9所述的管道泄漏监测系统,其特征在于,还包括管道、两个压力/温度/流量数据采集装置和两个次声波传感器,
所述两个次声波传感器分别接在所述管道的两端,用于将各自获取的次声波信号传输至与其连接的泄漏监测设备;
所述两个压力/温度/流量数据采集装置分别与所述两个泄漏监测设备连接,用于将其获取的温度、压力和流量数据传输至与其连接的泄漏监测设备。
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