CN113963514A - 一种油气化管道一体化监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监测预警领域，公开了一种油气化管道一体化监测预警系统，所述系统包括无线压力传感器，无线温度传感器，无线多频宽带信号发送接收器，无线网关，云端服务器和信息处理终端；无线多频宽带信号发送接收器将各个传感器采集的现场信息通上传给无线网关，网关与云端服务器通信和信息处理终端相连，云端服务器通过现场采集的信息数据来分析判断管道和/或阀门的泄漏情况，通过流量，温度和压力参数的结合实现对泄漏检测的校正，同时对压力信号的预处理和空天一体数据采集预警校正，有效防止虚警的产生并实现精确定位。

Description

一种油气化管道一体化监测预警系统

技术领域

本发明涉及化工管道和化工装置安全的监测，特别涉及化工园区和长途传输管道一种油气化管道一体化监测预警系统。

背景技术

随着经济的发展，化工产品在经济生活中的作用被重点凸显，化工等装置一般都涉及高危，高风险或存在高扩散污染的化工产品，化工产品在造福给人类带来便捷的同时，化工装置和设施的安全，也受到公众的关注。化工安全是公共安全中的重要组成部分，也是生产安全领域的核心。

尤其是对于化工集中的工业园区，易燃、易爆、有毒气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全，即便是采用输送管道的方式进行传输，也存在泄漏的风险。能及时检测和修复管道阀门等的泄漏，最大的挑战是如何在管道或阀门开始发生泄漏时尽可能早的发现它；所以清醒认识和认真解决管道和塔罐、压力容器中存在的阀门泄漏问题，对有可能发生泄漏的部位进行监测，已成为当前管道安全工作的重要内容。因此，准确地判断阀门或管道产生泄漏的位置和整体管道的风险预警，并且及时的补漏，对于提高企业的生产效率和节约能源具有重大的意义，在物联网技术和CPU等处理能力提升的基础上，如何实现高效和快捷的泄漏预警成为研究的热点。

发明内容

为此本申请人在提出一种对于化工装置泄漏检测的修正方法同时，提出了一种油气化管道一体化监测预警系统，以提高管道设置泄漏风险预警和检测的效率和精度。

一种油气化管道一体化监测预警系统包括无线压力传感器，温度传感器、无线多频宽带信号发送接收器、无线网关和云端服务器和信息处理终端。无线压力传感器、无线温度传感器安装于管道上；无线多频宽带信号发送接收器将各个传感器采集现场信息通过无线方式将信息上传给无线网关，网关通过有线方式与云端服务器通信和信息处理终端相连，云端服务器通过这些数据来分析判断管道和/或阀门的泄漏情况；

云端服务器包括：人机接口模块、信息显示模块、信息处理分析模块以及数据存储模块。

人机接口模块用于管道管理人员与底层信息之间作为直接的交流平台；

所述信息显示模块由两个子模块组成：包括实时管道压力信息显示模块、历史泄漏数据显示模块，用于提供和管道压力和流量、泄漏相关的实时数据以及历史日志信息；

所述信息处理分析模块；信息处理分析模块压力泄漏数据分析与处理。当系统监测到数据异常时，将发生报警警告，发生严重泄漏。

所述数据存储模块；数据存储模块是对传感器采集到的和信息分析处理模块的处理信息进行存储，包含实时信息库和历史信息库；所述历史信息库中包括根据历史统计获得的管道差值数据，以及不同压力，温度及时间的曲线图；

所述系统通过无线远程互通形成一个可对大型区域进行信息采集，用于完成其所在区域的有效泄漏压力异常信号采集。

可选的压力传感器的信息采集节点将压力信息通过不同的传感器连接点进行转发，在压力数据传递的过程中，能够被分布在管道周围的其他节点处理，经过多个压力传感节点的有效传递到达信息处理终端，

可选的，无线温度传感器是表贴式无线温度传感器

可选的用户则通过管理终端对由无线传感器网络组成的传感器管道监视系统采集的实时信息进行配置和管理，确定泄漏位置，完成及时定位报警；对管道中泄漏产生的异常震动信号进行持续不断的高频采样；

优选的当管道发生异常泄漏，输油管道泄漏监测系统压力信号的采样频率大于30Hz。

可选的压力传感器的信号可以采用2个16通道DMA压力传感器进行信号采集，信号控制器发射主控电路采用16位定点DSP内核，统一寻址空间，4KBL1暂存数据SRAM，TC模块和看门狗模块设计中采用异步串行口通信。

可选的，所述信息分析处理模块还用于远程处理控制，当流量计数器的误差不在阈值范围内时确定为存在泄漏可能，将根据各阀门的设置区域将限定管道划分成不同的区域，检测各个不同区域管道中标称静压的变化；如果静压保持恒定则判断区域不存在泄漏；

可选的，所述信息处理分析模块；还用于当确定静压存在变化时则判断该区域存在泄漏可能，关闭所述一对隔开的截断阀形成一段含有液体的堵塞封闭管道，将与通常通过输入管道输送的液体相似的替代液体引入封闭管道，该替代液体的引入量弥补正常输送液体体积的减少；

在所述封闭管道外建立管道流体的第一循环流路，通过节流阀控制所述第一循环流路中循环管路流体的流量，当所述第一循环路径中的液体压力低于一定压力时，使所述第一流路中的部分液体接入管道流入所述被堵塞封闭的管道段，并测量流经所述接入管道的液体量；

控制该封闭管道段加装加热装置；将封闭段中的液体加热和冷却至少一次；在所述加热期间的至少一个期间以及在所述冷却期间的至少一个期间再次测量沿着接入管道的任何液体的量；确定在所述加热期间所测量的液体流动量与所述冷却期间所测量的液体流动量之间的差；

当判断流量差值小于阈值，则判断判断静压变化是由于管道温度差异引起时则判断无泄漏；当流量差值不在阈值范围内则启动报警装置动作；并且根据每单位时间引入封闭管道的替代液体的量来推断泄漏的大小。

可选的，当判断泄漏时执行泄漏点的定位，根据管道两端压力传感器，分别在不同时间检测到压力波的变化，判断泄漏点的位置；确定压力波的传播速度，通过如下公式根据负压力波传到传感器的时间差对泄漏点进行定位；

其中，X为泄漏点距离首端监测点距离，L为两监测点之间管道长度，v为压力波传播速度，v₁为油品传播速度，Δ油为首尾两端传感器接收到压力波的时间差；其中L，v₁为已知量，确定压力波传播速度及两传感器监测到压力波信号的时间差，可以确定泄漏位置。

可选的，所述信息分析处理模块对采集到的压力异常信号进行有效的去噪、识别处理，对压力信号执行小波分解，从高频到低频分解成为8个频率成分的信号。对各个频带进行时域分析，提取频带信息的能量则有：

公式中，S3j为频带j的压力信号，其对应的能量为E3j，|X_jk|为重构信号，n为压力信号采样点数。

经过小波包分解后的8个频带内的各个小波进行能量计算，得到各节点的能量数，对8个频带的能量进行归一化处理，得到的特征向量，

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中

图1本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

参看下面的说明以及附图，本发明的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本发明的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。本发明中使用了多种结构图用来说明根据本发明的实施例的各种变形。

实施例1

根据输入和输出的比对来判断泄漏是是现有中监测中的通常原理；但实际上，进出口瞬时流量一般是不平衡的，原因在于流体的可压缩性、温度影响、流量计计量误差等多种因素；通常而言正常情况下，这几方面所导致的输差是比较稳定的根据长期的统计数据能够判断出存在一个差值；如果出现输差的较大上升，输差的稳定状态就被破坏，就可大致断定管线有异常情况发生，但是由于现场工艺操作，如调阀，加压等过程中经常会导致输差上升，其现象与泄漏相似，因此，单纯采用输差检漏法会导致频繁的误报警。

图1是本申请的示意图，为不体现连接终端装置的示意图，如图1所示，油气化管道一体化监测预警系统包括无线压力传感器、表贴式无线温度传感器、无线多频宽带信号发送接收器和无线网关，云端服务器。无线压力传感器、表贴式无线温度传感器安装于管道上；无线多频宽带信号接收器将各个传感器采集现场信息通过无线方式将信息上传给无线网关，网关通过有线方式与云端服务器通信，云端服务器通过这些数据来分析判断管道和/或阀门的泄漏情况。

可选的，所述的大量互联的传感器节点，通过无线远程互通形成一个可对大型区域进行信息采集的网络系统用于完成其所在区域的有效泄漏压力异常信号采集。在完成采集信息融合之后把信息传输到终端分析识别，可知的，所述系统包括至少包括如下功能：完成管道内部突变压力波采集的硬件压力传感器节点、负责实时监控管道内部的压力变化；处理传感节点采集上来的压力信息、负责调控各个区域内的传感节点动态信息变化；通过自组织的庞大的管道压力波采集、对信息做处理、激发报警。

压力传感器信息采集节点为了保证节点信息能够准确的到达处理终端，可对压力信息通过不同的传感连接点进行转发，在压力数据传递的过程中，能够被分布在管道周围的其他节点处理，经过多个压力传感节点的有效传递到达系统的信息处理终端，即最终的管道泄漏管理终端；所述压力信息包括压力波信息。

所述系统还包括终端装置，所述终端装置包括用户终端和管理终端，可选的用户则通过管理终端对由无线传感器网络组成的传感器管道监视子系统采集的实时信息进行配置和管理，确定泄漏位置，完成及时定位报警。输油管道泄漏监测系统通常要对管道中泄漏产生的异常震动信号进行持续不断的高频采样。

优选的当管道发生异常泄漏，压力波的震动频率在20Hz左右，为了保证压力信号能够被有效的采集，输油管道泄漏监测系统采样频率必须大于30Hz。

可选的压力传感器的信号可以采用2个16通道DMA压力传感器进行信号采集，信号控制器发射主控电路采用16位定点DSP内核，统一寻址空间，4KBL1暂存数据SRAM，TC模块和看门狗模块设计中采用异步串行口通信。

可选的，所有的压力传感器的信息可以由单独的压力传感器模块进行处理，所述压力传感器模块负责对大范围区域内管道中的压力异常信息进行采集和初筛，主要是压力波的异常变化信息；

云端服务器的数据分析处理模块，对采集到的压力异常信号进行有效的去噪、识别处理，通过对采集到的信息进行有效的分析，准确定位泄漏的具体位置，及时准确的提供具体报警信息；可选的，压力信号执行小波分解，从高频到低频分解成为8个频率成分的信号。对各个频带进行时域分析，提取频带信息的能量则有：

公式中，S3j为频带j的压力信号，其对应的能量为E3j，|X_jk|为重构信号，n为压力信号采样点数。

经过小波包分解后的8个频带内的各个小波进行能量计算，得到各节点的能量数，对8个频带的能量进行归一化处理，得到的特征向量。

传感器中也可以单独包括一个无线通信模块：这个模块主要负责将采集到的压力波信息在各个节点之间准确的、低损耗的传递，保证相对完整的信息能够准确到达处理终端，为后期的识别做准备；终端根据需要可以是远端服务器也可以是管理终端或现场用户的手持终端。

可选的云端服务器包括：人机接口模块、信息显示模块、信息处理分析模块以及数据存储模块，

人机接口模块该口模块是管道管理人员与一些底层信息之间作为直接的交流平台，管道管理人员能对底层采集的数据完成实施监控；底层数据包括系统时间、温度，首末站压力以及首末站的流量，通过首站与末站的流量可以计算出输差，并可根据输差和压力的变化来判断是否发生泄漏；所述信息显示模块，信息显示模块由两个子模块组成：包括实时管道压力信息显示模块、历史泄漏数据显示模块。该模块可以提供和管道压力和流量、泄漏相关的实时数据以及历史日志信息；

信息处理分析模块；信息处理分析模块压力泄漏数据分析与处理。当系统监测到数据异常时，将发生报警警告：发生严重泄漏。

可选的，当判断泄漏时执行泄漏点的定位，根据管道两端的传感器，分别在不同时间检测到压力波的变化，判断泄漏点的位置；确定压力波的传播速度，通过如下公式根据负压力波传到传感器的时间差对泄漏点进行定位；

其中，X为泄漏点距离首端监测点距离，L为两监测点之间管道长度，v为压力波传播速度，v₁为油品传播速度，Δ油为首尾两端传感器接收到压力波的时间差；其中L，v₁为已知量，确定压力波传播速度及两传感器监测到压力波信号的时间差，可以确定泄漏位置。在确定所述漏点时，将保存当前(即发生泄漏时)的相关数据。

所述信息分析处理模块还用于远程处理控制，当计数器的误差不在阈值范围内时确定为存在泄漏可能，将根据各阀门的设置区域将限定管道划分成不同的区域，检测各个不同区域管道中标称静压的变化；如果静压保持恒定则判断区域不存在泄漏；

当确定静压存在变化时则判断该区域存在泄漏可能，关闭所述一对隔开的截断阀形成一段含有液体的堵塞封闭管道，将通过输入管道输送的液体相似的替代液体引入封闭管道，该替代液体的引入量弥补正常输送液体体积的减少；

在所述封闭管道外建立管道流体的第一循环流路，通过节流阀控制所述第一循环流路中循环管路流体的流量，使所述第一流路中的部分液体接入管道流入所述被堵塞封闭的管道段，并测量流经所述接入管道的液体量；

可选的，当所述第一循环路径中的液体压力低于设定压力值时，使所述第一流路中的部分液体接入管道流入所述被堵塞的管道段，以及测量流经所述接入管道的液体量；所述设定的压力值为不影响管内液体逆向回流。

控制该封闭管道段加装加热装置；将封闭段中的液体加热和冷却至少一次；在所述加热期间的至少一个期间以及在所述冷却期间的至少一个期间再次测量沿着接入管道的任何液体的量；确定在所述加热期间所测量的液体流动量与所述冷却期间所测量的液体流动量之间的差；

当判断流量差值小于阈值，则判断判断静压变化是由于管道温度差异引起时则判断无泄漏；当流量差值不在阈值范围内则启动报警装置动作；并且根据每单位时间引入封闭管道的替代液体的量来推断泄漏的大小。

实际管道在运行过程中不可避免的存在各种干扰信号，通常位于管道首末端的压力传感器采集到的压力信号将附有大量的噪声，这使得负压波下降沿的识别变得非常困难。管道中负压波下降沿的清晰程度不仅影响泄漏检测的灵敏度和可靠性，而且将会影响负压波传播到管道首末两端时间差Δ清的精度，进而影响管道泄漏孔的定位精度。除此之外，管道的泄漏孔位置、泄漏孔孔径、管道内壁面粗糙度、管道围环境温度等间接影响因素的不同也将会影响管道内气体的流速、负压波的传播速度、负压波下降沿的清晰程度等，进而造成管道泄漏孔的定位误差。

对接收的信号去噪当输油管道发生泄漏时引起的压力和流量变化是典型的奇异点，通过小波变换的多尺度功能将信号的突变或瞬态特征进行提取，可以准确地确定奇异点的位置，也就有效提高了压力波传播时间差的测量精度，从而可以提高管道泄漏点的定位精度。小波变换的多分辨分析技术使得小波分析在时域和频域中都具有良好的分析能力，通过小波阈值去噪除去采集信号中的工况噪声，可以提高管道泄漏检测灵敏度。对采集到的压力异常信号进行有效的去噪、识别处理，通过对采集到的信息进行有效的分析，准确定位泄漏的具体位置，及时准确的提供具体报警信息；可选的类似对所获取的采用类似压力信号处理的方式做小波分解。

可选的，确定泄漏位置包括依据流量差执行校正，管道没有泄漏的状态下，其入口流量应和出口流量相等。而在管道泄漏的情况下，管道入口同出口将出现显著的流量差。该方法的原理较为简单，仅可以对管道泄漏的发生做出大概判断，而不可以准确定位。倘若要准确定位管道漏点，则应在管道内的多个点位检测流入及流出流量，然后把信后整合建立流量平衡图线，按照图线变化对管道泄漏点的位置进行判断。

本方法的采用加热装置和压力梯度值执行比较的原因是在实际测试中，管道部分由于不同的环境温度而被不规则冷却的所有那些情况下都会发生明显的压力变化。例如，即使是0.1C的温差也可能产生高达1bar的压差；一旦各自的液体温度和环境温度相等，则在两个相邻管道段中占优势的压力之间的差保持恒定。因此可以通过确定两个相邻管道部分中普遍存在的压差梯度之间的差异来测试管道的泄漏。在泄漏部分，通过加热装置的温度操作获取到压力降低到增加的过程，如此获得的测试数据曲线绘制d(p)/dt与时间的关系图，并以这种方式同时确定泄漏可能和泄漏的大小。一定数量的液体通过流速计测量，通过替代液体增加由于增加体积变化加以液体温度的变化，提升流速计的敏感性度，从而降低少量的泄漏误判。通常而言，一个燃料石油管道，需要检测的泄漏在这种程度的大约10升/小时，当燃油管道直径300毫米，管道设置长度为10公里的距离，大约500升的燃油体积变化，与温度变化1度相关联地才能被检测出来，为此，通过加热模块对温度设置的管道的温度执行变化，可选的先将管道温度达到环境温度时再进行泄漏检测，以减少温度变化的影响初始检测，而后再执行升温和降温曲线的获取，从而根据绘制的曲线参数与泄漏特征特征比对或泄漏特征值进行比较，获得泄漏的可能性置信区间。

数据存储模块；数据存储模块作用是保证历史数据的有效存储；模块包含实时库和历史库。所述数据包括根据历史统计获得的管道差值数据，以及不同压力与温度及时间的曲线图。

根据输入和输出的比对来判断泄漏是是现有中监测中的通常原理；但实际上，进出口瞬时流量一般是不平衡的，原因在于流体的可压缩性、温度影响、流量计计量误差等多种因素；通常而言正常情况下，这几方面所导致的输差是比较稳定的根据长期的统计数据能够判断出存在一个差值。测量管道中的压力差值，绘制d(p)/dt与时间的关系图，辅助确定泄漏量的大小和泄漏位置。

可选的，历史库主要保存3个月以内的历史数据，可通过不同的时间设置完成历史数据的实时搜索定位，而实时库显示的是当前监测系统的实时压力变化情况，可以对当前压力数值进行曲线的描述和数值的读取。可选的数值以文本的形式存储到历史库中。

实施例2

云端服务器的数据采集可以结合空天一体化监测预警系统执行，用于泄漏风险的预警和校正。所述空天一体化监测预警系统的包括以下多个模块，用于将数据传输到云端服务器系统执行预警处理，所述预警处理单元可以对泄漏风险数据，赋予不同的权重值以实现泄漏点的准确预测和校正。

可选的，油气管道空天地一体化监测预警技术及系统，包括热成像无人机巡护模块(空)、管道无线视频监控模块(空)、管道地质灾害监测预警模块(地)、软土中的天然气管道受力变形监控模块(地)，通过热成像无人机巡护技术(固定翼+实时图片传输+智能感知识别+系统集成分析+传输现场管理者)，其功能是建立管道全线大数据库和风险分析模型，优化人巡护的模式、区段和频率，关注高风险重点区域并建档设归，疑似风险识别及闭环实行分级管理；高质量、自动采集存储和传输，特别是在汛期内解决了人巡的时间滞后问题，能够快速的巡护地质灾害易发段；经过人巡、人巡+无人机巡护等成本数据比对以及在某些地区的试验等分析，管道企业单公里巡护成本约降低32％。

管道的泄露数据风险预警，可以包括管道无线视频监控模块，解决人和无人机巡检的间隔期和夜间，实现重点区域(高后果区)全天候监控，对前端设备、图像传输、告警联动等进行管理，实现上级平台集中管理、分层查看和分级监督；

可选的前端高清摄像机能够对管道中心线左右至少各10米，前后至少各100米的设防重点区域实现全方位、无死角的监控，主动告警监控区域内的人员、车辆及工程挖掘机等三类外部隐患；实现实时视频或图片监控、管道前述三类外部隐患检测、图片巡检预案、存储与检索、报警预案、远程维护、系统管理等功能；监控中心或前端摄像机存储录像信息的时间不少于30天；能够对管道沿线进行定期巡检，并将巡检数据上传到监控中心；管理平台可以集中管控所辖管道的视频监控系统、周界防范系统、传输控制系统、集群对讲系统，可接入气体探测、火灾报警及红外热成像等辅助子系统。

进一步，所述泄露参数，可以引入管道地质灾害监测预警参数获取模块，所述模块用于监测降雨量、地表位移、深部倾斜度、土壤含水率、孔隙水压力等指标，结合所处岩土属性和物理力学性能，按实测变形趋势、变形速度、发生概率等，推断灾害可能发生的时间，实现提前预警预报。在监测点布置安装自动测量斜坡土壤含水量、孔隙水压力、倾斜角、位移等综合参数的整装设备和雨量测量仪，能对坡体失稳的外在激发因素、土体内在因素和坡体变形表观特征进行综合详细测量。整体设备集成了土壤水分、土壤孔隙水压力、倾角、拉线位移、雨量等传感器，监测收集数据，并将数据通过无线通讯定时传回后台计算机或综合传输到系统，再传送到云端服务器，进行综合分析。当达到某一预警等级值或情况时，启动相应的预警预案。

可选的，还包括接入软土中的天然气管道受力变形监控参数模块，

用于收集和整理软土中管道的应变和位移等数据信息，掌握软土中管道受力变形的趋势和规律；然后进行数值建模计算，通过试验数据校核优化数值模型，使其计算结果和试验数据相吻合；最后综合试验数据和建模计算结果，通过BP神经网络元工具执行，管道安全评测。

实践中，堆土对软土中天然气管道所造成的影响，远远大于交通荷载所造成的影响；软土中管道上方地面2米的堆土，可能造成管道6～8mm的附加沉降，引起的附加应力约为20MPa～40M Pa；软土中存在应力衰减振动状态，一般加载后管道在50～100分钟内达到稳定状态；软土上小规模加载后，天然气管道应变和位移变化后会立即有40％的回弹，随着时间的推移，附加应力有可能会完成释放，管道回到加载前的初始状态；加载后，软土存在反复波动情况，导致天然气管道的应变和位移也随之产生反复振荡；管道的沉降变形与土层的弹性模量、地面堆载高度和管道埋深最为相关，管道的应力与管道中的内压、管道尺寸最为相关。通过数值建模和神经网络学习，开发了简单快速的软土管道运营安全评测，利用软图管道运行安全评测，可以为日常碰到的软土加载情况进行准确的预测评估，为现场管理提供科学有效的预警。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

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，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而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 (9)

1.一种油气化管道一体化监测预警系统，其特征在于，所述系统包括无线压力传感器，无线温度传感器，无线多频宽带信号发送接收器，无线网关，云端服务器和信息处理终端；无线压力传感器、无线温度传感器安装于管道上；无线多频宽带信号发送接收器将各个传感器采集现场信息通过无线方式将信息上传给无线网关，网关通过有线/无线方式与云端服务器通信和信息处理终端相连，云端服务器通过现场采集的信息数据来分析判断管道和/或阀门的泄漏情况；

所述云端服务器包括：人机接口模块、信息显示模块、信息处理分析模块以及数据存储模块；人机接口模块用于管道管理人员与底层信息之间作为直接的交流平台；所述信息显示模块由两个子模块组成：包括实时管道压力信息显示模块、历史泄漏数据显示模块，用于提供和管道压力和流量、泄漏相关的实时数据以及历史日志信息；所述信息处理分析模块；信息处理分析模块压力泄漏数据分析与处理。当系统监测到数据异常时，将发生报警警告，发生严重泄漏；所述数据存储模块；数据存储模块是对传感器采集到的信息和信息分析处理模块的处理后的信息进行存储，包含实时信息库和历史信息库；所述历史信息库中包括根据历史统计获得的管道差值数据，以及不同压力信息，温度及时间的曲线图；所述系统通过无线远程互通形成对大型管道区域进行信息采集，用于完成所在管道区域的有效泄漏压力异常信号采集；无线压力和温度传感器自组织成传感器管道监视子系统。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：无线压力传感器和温度传感器的信息采集节点将采集到的信息通过不同的传感器连接点进行转发，在压力和温度数据传递的过程中，能够被分布在管道周围的其他节点处理，经过对应的多个无线压力传感节点和无线温度传感器的有效传递到达信息处理终端。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述无线温度传感器是表贴式无线温度传感器；所述信息处理终端包括管理终端，用户通过管理终端对由无线传感器网络组成的传感器管道监视子系统采集的实时信息进行配置和管理，对管道中泄漏产生的异常震动信号设置高频采样。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：当管道发生异常泄漏，管理终端将压力信号的高频采样频率大于30Hz。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：无线压力传感器的信号可以采用2个16通道DMA压力传感器进行信号采集，无线压力传感器的信号控制器发射主控电路采用16位定点DSP内核，统一寻址空间，4KBL1暂存数据SRAM，TC模块和看门狗模块设计中采用异步串行口通信。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述信息分析处理模块还用于远程处理控制，当流量计数器的误差不在阈值范围内时确定为存在泄漏可能，将根据各阀门的设置区域将限定管道划分成不同的区域，检测各个不同区域管道中标称静压的变化；如果静压保持恒定则判断区域不存在泄漏；

当确定静压存在变化时则判断该区域存在泄漏可能，关闭一对隔开的截断阀形成一段含有液体的堵塞封闭管道，将与通常通过输入管道输送的液体相似的替代液体引入封闭管道，该替代液体的引入量弥补正常输送液体体积的减少；

在所述封闭管道外建立管道流体的第一循环流路，通过节流阀控制所述第一循环流路中循环管路流体的流量，使所述第一循环流路中的部分液体接入管道流入所述堵塞封闭的管道段，并测量流经所述接入管道的液体量；

控制该封闭管道段加装加热装置；将封闭段中的液体加热和冷却至少一次；在所述加热期间的至少一个期间以及在所述冷却期间的至少一个期间再次测量沿着接入管道的任何液体的量；确定在所述加热期间所测量的液体流动量与所述冷却期间所测量的液体流动量之间的差；

当判断流量差值小于阈值，则判断判断静压变化是由于管道温度差异引起时则判断无泄漏；当流量差值不在阈值范围内则启动报警装置动作；并且根据每单位时间引入封闭管道的替代液体的量来推断泄漏的大小。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述信息分析处理模块还用于当判断泄漏时执行泄漏点的定位，根据管道两端无线压力传感器，分别在不同时间检测到压力波的变化，判断泄漏点的位置；确定压力波的传播速度，通过如下公式根据负压力波传到传感器的时间差对泄漏点进行定位；

其中，X为泄漏点距离首端监测点距离，L为两监测点之间管道长度，v为压力波传播速度，v₁为油品传播速度，Δ油为首尾两端传感器接收到压力波的时间差；其中L，v₁为已知量，确定压力波传播速度及两传感器监测到压力波信号的时间差，确定泄漏位置。

8.如权利要求1-7任一所述的系统，其特征在于：传感器管道监视子系统是混合自组织网络。

9.如权利要求8任一所述的系统，其特征在于：其中所述混合自组织网络采用wifi或zigbee网络协议。

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