CN109854965A - 一种用于天然气站场管道泄漏检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，其包括：声探测子系统、视频监控子系统和主控子系统；所述声探测子系统，采用分布式布设多个声学传感器和信号采集主机，且多个声学传感器覆盖站场区域，信号采集主机接收突发事件的声音信号并上传至所述主控子系统；该主控子系统接收所述突发事件的声音信号并进行检测，判定是否存在异常事态和识别异常事态类型；如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，调动摄像头进行视频复核和音频视频联动记录现场信息，估计异常事态发生的位置，根据应急预案完成管道泄漏的修补和更新声学数据库；所述视频监控子系统包括：摄像头和视频服务器；接受主控子系统控制，对发生异常事态的位置和区域进行视频监控。

Description

一种用于天然气站场管道泄漏检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及智能声学检测和天然气管道检测的技术领域，特别涉及一种用于天然气站场管道泄漏检测系统及其方法。

背景技术

目前与未来几年，是我国长距离输气管道建设的高峰期，预计新建管线长度将达到1.2万公里，建成进口俄罗斯天然气干线及支线、青海天然气东输管线、西气东输、西气东输二线与忠武线、陕京二线联络线以及支线。2015年形成：五横、两纵、三站、六库、七管网的多气源、多用户供气网络。然而，天然气管道泄漏将引起环境污染、燃烧爆炸等严重后果，并将造成很大的直接、间接经济损失。

泄漏检测的必要性近几年在全国各地，因燃气管道的泄漏引发的爆炸事故时有发生，泄漏所造成的浪费也是惊人的，个别燃气公司的输差可达40％以上，只能靠收取开户费用勉强维持公司的运转。因而，找到漏点，找准漏点，并及时给予修复，才能降低输差，减少运行成本，并防患于未然。绝大多数燃气管道的管理者对此非常重视，积极采取措施，想了许多办法。但燃气泄漏有其自身的特点，用传统的办法找准漏点很不容易。

泄漏检测的可能性由于燃气质量较轻，从破损处喷出后，会自然而然地向上升起，并窜出地面。但由于回填物密实度不均等原因，燃气窜出地面时自然不会轻轻松松地垂直上升，而是往土质疏松的地方“乱窜”。需要强调的是，无论回填物有多么密实，泄出的燃气终究会窜出地面，这就为我们捉住它提供了前提。燃气窜出地面后会立即扩散，使浓度骤然下降。如果泄漏量本就不大，再加之回填土较为密实，从管道上方窜出地面的燃气就会少之又少，用传统的方法，诸如“闻”的方法，非常难以捕捉，这就造成了没有漏气的假象。查清管道位置采用管道探测仪查清管网的确切位置，这是泄漏检测的前提。由于天然气“乱窜”的特点，往往会在根本没有管道的地方发现它的踪影。如果我们据此来确定漏点位置，就会闹出很多笑话。

天然气站场，管道密集且一般在地面上，天然气长输管道、站场、阀室一旦发生泄漏，会发生爆炸、污染及连锁的次生灾害，所以管道的安全管理尤为重要，科技的手段可以提高管理中的效率且弥补人工看护产生的疲劳遗漏。目前，输油或气管道基本上已经采用了工业控制系统，对管道输送过程中发生输送异常能起到监控作用，但对管道发生的瞬态泄漏无法准确判断，无法实现漏点的精准定位。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的天然气站场管道泄漏检测系统存在上述的缺陷，本发明提供了一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，该系统基于声像技术及空气动力学原理来实现天然气站场、阀室的无人值守监控报警系统。当管道及相互连接的流程，例如过滤器，阀门等静态带压体，一旦有细小的裂痕，会释放到空气中产生一定的声波，这种声波是由于管道内高压气体与机械体摩擦产生的气流在空气当中产生激波现象，利用站场周围布控的声像阵列传感器对区域内的声波特性加以识别，能对泄漏位置精确定位达到监控报警的目的，并联动声光报警系统进行复核。该报警数据与SCADA(Supervisory ControlAnd Data Acquisition，数据采集与监视控制系统)系统联动，为安全管理提供保障，实现油气站场管道泄漏的实时检测定位和报警，为安全生产保障提供有效手段。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，该系统包括：声探测子系统、视频监控子系统和主控子系统。其中，

所述声探测子系统，采用分布式布设多个声学传感器和信号采集主机，且多个声学传感器覆盖站场区域，信号采集主机接收突发事件的声音信号并上传至所述主控子系统；

所述主控子系统，其包括：计算机和主控单元；所述计算机接收所述突发事件的声音信号，所述主控单元检测所述声音信号，所述检测的内容包括：判定是否存在异常事态和识别异常事态类型；如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，所述主控单元调动摄像头进行视频复核和音频视频联动记录现场信息，估计异常事态发生的位置，根据应急预案完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以更新声学数据库；

所述视频监控子系统包括：摄像头和视频服务器；接受主控子系统控制，对发生异常事态的位置和区域进行视频监控。

所述声学传感器至少为4个，且均匀分布在站场上。

本申请的创新在于利用声学传感器被动接收方式，监听站场区域，不受视觉条件限制，无死角，高效预警。可以自动检测识别管道破损喷气、爆炸声等突发事件，并确定突发事件位置，报警及时。音频视频联动记录现场信息，支持历史数据回放。

基于上述用于天然气站场管道泄漏检测系统，本发明还提供了一种用于天然气站场管道泄漏检测方法，该方法包括：

步骤1)分布于站场各处的声学传感器持续接收站场范围内突发事件的声音信号，信号采集主机将信号接收所述声音信号，通过有线或无线方式将所述声音信号实时上传至主控子系统；

步骤2)所述主控子系统实时处理接收所述声音信号，根据声学数据库对所述声音信号进行声学检测，判定是否发生异常事态，则将已经发生异常事态的一段数据打包，作为打包数据，进入后续处理；

步骤3)所述主控子系统对所述打包数据进行进一步的处理与分析，识别异常事态类型，如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，通过不同位置的声学传感器接收的声音信号时延差，对发生管道泄漏的位置进行定位，确定其精确位置和区域；

步骤4)主控子系统输出声学检测结果与定位结果，根据声学检测结果和定位结果，调动摄像头，对发生管道泄漏的位置和区域进行视频复核，结合视频复核结果和音频视频联动记录的现场信息，采取应急预案，完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以跟新声学数据库。

本发明的优点在于：

1、全天候实时自动监测识别管道破损喷气声、爆炸声等突发事件；

2、支持爆炸声和异常强声源等恶性事件的实时定位；

3、支持坐标、图示等多种方式实时显示突发事件信息，全程存储相关音视频数据，支持历史数据和视频回放；

4、声学监测定位结果联动视频系统，准实时显示事件视频图像；

5、支持模块化组合，快速布设。

附图说明

图1是本发明的一种用于天然气站场管道泄漏检测方法的流程图；

图2是本发明的一种用于天然气站场管道泄漏检测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，实现天然气站场、阀室的无人值守监控与报警。发生管道泄漏或其他异常事态时，发出的声波被实时捕获，根据站场内部的声信号变化，调动视频摄像头对指定区域进行监控。根据声学与视频的联动观测结果实施应急预案。

如图2所示，本发明提供了一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，该系统包括：声探测子系统、视频监控子系统和主控子系统。其中，

所述声探测子系统，采用分布式布设多个声学传感器和信号采集主机；多个声学传感器覆盖站场区域，信号采集主机接收突发事件的声音信号并上传至所述主控子系统；

所述主控子系统，其包括：计算机和主控单元；所述计算机接收所述突发事件的声音信号，所述主控单元检测所述声音信号，所述检测的内容包括：判定是否存在异常事态和识别异常事态类型；如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，调动摄像头进行视频复核和音频视频联动记录现场信息，估计异常事态发生的位置，根据应急预案完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以更新声学数据库；

所述视频监控子系统，其包括：摄像头和视频服务器；接受主控子系统控制，对发生异常事态的位置和区域进行视频监控。

所述声学传感器为4个，且均匀分布在站场的四周，优选地，如图1所示，4个声学传感器分别分布在站场的东、西、南、北四个方向上。

所述用于天然气站场管道泄漏检测系统的创新在于利用声学传感器被动接收方式，监听站场区域，不受视觉条件限制，无死角，高效预警；可以自动检测识别管道破损喷气、爆炸声等突发事件，并确定突发事件位置，报警及时；音频视频联动记录现场信息，支持历史数据回放。

基于上述用于天然气站场管道泄漏检测系统，本发明还提供了一种用于天然气站场管道泄漏检测方法，如图1所示，该方法包括：

步骤1)分布于站场各处的声学传感器持续接收站场范围内突发事件的声音信号，信号采集主机将信号接收所述声音信号，通过有线或无线方式将所述声音信号实时上传至主控子系统。

步骤2)所述主控子系统实时处理接收所述声音信号，根据声学数据库对所述声音信号进行声学检测，判定是否发生异常事态，则将已经发生异常事态的一段数据打包，作为打包数据，进入后续处理。

步骤3)所述主控子系统对所述打包数据进行进一步的处理与分析，识别异常事态类型，如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，通过不同位置的声学传感器接收的声音信号时延差，对发生管道泄漏的位置进行定位，确定其精确位置和区域。

步骤4)主控子系统输出声学检测结果与定位结果，根据声学检测结果和定位结果，调动摄像头，对发生管道泄漏的位置或区域进行视频复核，结合视频复核结果和音频视频联动记录的现场信息，采取应急预案，完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以更新声学数据库。

声学传感器和对应的信号采集主机分开布设于站场各处，覆盖站场全范围，视频监控设备根据站场环境合理布设。声学传感器持续接收声信号，信号采集主机控制信号的同步采集与量化采样，信号采集主机采集的声音信号通过有线或无线方式将数据实时上传至主控子系统。

主控子系统通过网络端口接收声音信号，并进行实时处理，根据声学数据库对声音信号特征进行检测，判定高能量声音信号或符合数据库特征的异常事态的声音信号时，将这一段数据打包，进入后续处理。打包信号进一步处理与分析，根据分类特征判断异常事态类型，根据不同位置声学传感器接收的声音信号的时间延迟差，幅度差等信息对异常事态进行定位，给出精确位置和确定区域。

声学检测结果与定位结果由主控子系统输出，并与视频监控联动，根据定位结果自动调动摄像头拍摄指定区域，根据视频与声学的观测结果，人工或系统自动采取应急预案。此次异常事态的声学数据融入声学数据库，视频监控录像留存。

由于天然气管道中的气体均为高压气体，而高压气体又是不容易识别的，因此，采用四个声学传感器，分别布置在站场的东、西、南、北四个方向，实现360度全方位监控，根据声学传感器接收到的声音信号，判断该声音信号是否大于设定的阈值，如果该声音信号大于设定的阈值，则判定为管道泄漏；根据管道泄漏的视频复核结果和音频视频联动记录的现场信息，精确地确定管道泄漏的位置和区域，并采取应急预案，完成管道泄漏的修补，有效提高了工作效率，最大程度的降低了损失和成本；由于高压气体产生的高压，可通过所述用于天然气站场管道泄漏检测系统替代人工检测，降低了危险系数。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于天然气站场管道泄漏检测系统，其特征在于，该系统包括：声探测子系统、视频监控子系统和主控子系统；其中，

所述声探测子系统，采用分布式布设多个声学传感器和信号采集主机，且多个声学传感器覆盖站场区域，信号采集主机接收突发事件的声音信号并上传至所述主控子系统；

所述主控子系统，其包括：计算机和主控单元；计算机接收所述突发事件的声音信号，所述主控单元检测所述声音信号，并判定是否存在异常事态和识别异常事态类型；调动摄像头进行视频复核和音频视频联动记录现场信息，估计异常事态发生的位置，根据应急预案完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以更新声学数据库；

所述视频监控子系统包括：摄像头和视频服务器；接受主控子系统控制，对发生异常事态的位置和区域进行视频监控。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述声学传感器至少为4个，且均匀分布在站场上。

3.一种基于上述权利要求1-2所述的检测系统的检测方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1)分布于站场各处的声学传感器持续接收站场内突发事件的声音信号，信号采集主机将信号接收所述声音信号，通过有线或无线方式将所述声音信号实时上传至主控子系统；

步骤2)所述主控子系统实时处理接收所述声音信号，根据声学数据库对所述声音信号进行声学检测，判定是否发生异常事态，则将已经发生异常事态的一段数据打包，作为打包数据，进入后续处理；

步骤3)所述主控子系统对所述打包数据进行进一步的处理与分析，识别异常事态类型，如果发生异常事态且异常事态为管道泄漏，通过不同位置的声学传感器接收的声音信号时延差，对发生管道泄漏的位置进行定位，确定其位置和区域；

步骤4)主控子系统输出声学检测结果与定位结果，调动摄像头，对发生管道泄漏的位置和区域进行视频复核，结合视频复核结果和音频视频联动记录的现场信息，采取应急预案，完成管道泄漏的修补，并将此次数据融入声学数据库，以更新声学数据库。