CN116718330B - 一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 - Google Patents
一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116718330B CN116718330B CN202310997279.4A CN202310997279A CN116718330B CN 116718330 B CN116718330 B CN 116718330B CN 202310997279 A CN202310997279 A CN 202310997279A CN 116718330 B CN116718330 B CN 116718330B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- container
- sensor
- leakage
- medium
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 17
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000006855 networking Effects 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000012611 container material Substances 0.000 description 2
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000002790 cross-validation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002922 simulated annealing Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
- G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
- G01M3/3281—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators removably mounted in a test cell
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
本发明公开了一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统。通过流量传感器在采集通道上监测吸入流量，确定泄露的容器i，并选定用于测量的容器j1与容器j2，容器j1与容器j2基于信号发生器产生声波信号，轴向波信号传输后第一传感器分别计算延时参数t1与延时参数t2，计算泄露容器i的延时参数t0。进一步的，基于声场强度信号选取m个第二传感器进入第二状态，组网后生成泄露波信号，基于泄露波信号的传播时长以及延时参数计算泄漏点的位置坐标。本发明的技术方案能够有效获得环境对泄漏点声波传播的影响，更准确地预测泄漏点的位置。
Description
技术领域
本发明涉及泄漏监测技术，尤其涉及一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统。
背景技术
容器可以用于存储天然气、石油、硫酸等原料。容器可以采用多层结构，内层可以采用抗腐蚀材料，外层可以采用玻璃纤维增强塑料。内外层之间充入氮气。大型压力容器在使用过程中，泄漏是影响安全的重要因素。容器的隔离区处于高压状态，不宜采用停工检测的方法。超声波监测方法由于灵敏度高且不影响容器的正常使用，可以用于容器的不停工检测。如CN202010539536.6公开的那种基于超声检测的气密容器泄漏定位测量方法，首先超声发射电路产生超声波模拟泄漏声源，用超声接收电路接收超声信号并将其转换成电信号，根据电信号的输出特性进行气密容器泄漏定位测量。虽然超声波检测技术可以实现泄漏点的定位。声波输出结果不够直观，且声波的传播受环境压力和温度的影响，需要准确的压力和温度数据。当容器的介质处于难以测量的状态时，超声波检测技术的准确性受限制。因此，现有技术有进一步改进的必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统。该泄漏监测方法通过第一传感器估计温度与压力对声波传播的影响值，再根据第二传感器确定泄漏点的位置，可以更准确预测泄漏点的位置。进一步的，本发明还提供了一种实现所述容器的泄漏监测方法的泄漏监测系统。
本申请的发明目的可通过以下技术手段实现：
一种容器的泄漏监测方法，包括以下步骤：
步骤1：容器具有存储区和隔离区，在存储区充入第一介质，在隔离区充入第二介质，多个容器的隔离区通过介质通道相互连接，在介质通道上布置流量传感器；
步骤2：流量传感器周期性采集通道吸入流量，工作站根据多个通道吸入流量生成容器吸入流量，若任意容器吸入流量P≥Pmax，进入步骤3，否则，返回步骤2；
步骤3：第一控制器根据吸入流量确定发生泄漏的容器i以及用于参数测量的容器j1和容器j2；
步骤4：启动容器j1和容器j2的信号发生器和第一传感器，信号发生器发出声波信号，第一传感器获得轴向波信号；
步骤5：计算两组轴向波信号的延时参数t1和延时参数t2，确定介质压力影响值和介质温度影响值，再计算容器i的延时参数t0；
步骤6：容器i的第二传感器进入第一状态，第二传感器生成声场强度信号，发送声场强度信号至第二控制器；
步骤7：第二控制器根据声场强度信号确定m个第二传感器，第二控制器广播校验信号至m个第二传感器，第二传感器进入第二状态；
步骤8：m个第二传感器自组网，各自广播相位与频率相同的检测帧，并生成泄漏波信号，发送泄漏波信号至第二控制器；
步骤9：第二控制器基于泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长，监测站根据延时参数t0修正传播时长并计算泄漏点的位置坐标。
在本发明中，步骤1中，所述第一介质为液化石油或天然气，第二介质为惰性气体。
在本发明中，介质通道k的流量传感器测得的通道吸入流量为Qk，容器i上连接n个介质通道，容器i的容器吸入流量，容器吸入流量取最大值对应的容器为容器i，将容器吸入流量按顺序进行排列，根据从小到大的顺序依次取容器吸入流量最小的容器j1以及容器j2。
在本发明中，t1=T0-T1，t2=T0-T2，T1与T2分别为容器j1和容器j2上的第一传感器测得的轴向波的传播时长，T0为轴向波单位距离的基准传播时长。
在本发明中，根据t1=a1P+b1R与t2=a2P+b2R计算介质压力影响值P和介质温度影响值R，延时参数t0=a0P+b0R，a1、a2、a0分别为容器j1、容器j2以及容器i的压力影响系数，b1、b2、b0分别为容器j1、容器j2以及容器i的温度影响系数。
在本发明中，步骤7中，根据声场强度信号计算声波振幅，分析多个声波振幅的相关性并生成有效声场强度序列，第二控制器提取有效声场强度序列中最大的m个声场强度信号，该m个声场强度信号对应的第二传感器进入第二状态。
在本发明中，声波振幅，其中，F为声场强度，ρ为声波衰减系数，v为声波传播速度，ω为声波传播的角频率。
在本发明中，任意一个第二传感器u生成坐标P(u)=[x(u),y(u),z(u)]，所述第二传感器u到泄漏源的距离d(u)满足：，根据第二介质声场传播特性，阵列中心传感器记录一初始时刻，并开始接收到第二传感器信号的相位差为/>，其中，fu为信号的频率，c为理想状态下声波在第二介质的传播速度，τu为阵列中心传感器的泄漏波时延，
生成阵列方程组：
，
解上述阵列方程组生成泄漏坐标(x,y,z)。
一种用于实现所述容器的泄漏监测方法的泄漏监测系统，包括：容器、流量传感器、第一控制器、信号发生器、第一传感器、第二传感器、第二控制器以及监测站，其中，
多个容器的隔离区通过介质通道相互连接；
流量传感器被配置为采集通道吸入流量；
第一控制器被配置为根据通道吸入流量启动容器j1与容器j2的信号发生器和第一传感器；
信号发生器被配置为向容器j1与容器j2的外侧壁发射轴向波信号；
第一传感器被配置为接收容器j1与容器j2的外侧壁的轴向波信号；
第二传感器被配置为接收容器i的泄漏波信号；
第二控制器被配置为根据泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长；
监测站被配置为计算泄漏点的位置坐标。
在本发明中，所述第二传感器具有无线通信单元和声波接收单元，第二传感器通过无线通信单元自组网，第二传感器通过声波接收单元采集泄漏波信号。
实施本发明的容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统，其有益效果在于：本发明首先通过流量传感器预测发生泄漏的容器和未发生泄漏的容器，通过第一传感器估计当前温度与压力对声波传播的影响，再根据第二传感器确定泄漏点的坐标。该方法可以获得环境对泄漏点声波传播的影响，更准确地预测泄漏点的位置。另外，由于泄漏属于非正常工况，发生频率低，本发明的第一传感器与第二传感器采用间歇式工作模式，可以减少正常工况的能耗损失，提升了传感器的工作时长，具有更高的实用性与可靠性。
附图说明
图1为容器的安装示意图；
图2为本发明的容器的泄漏监测方法的的流程图；
图3为本发明的容器的示意图；
图4为本发明的容器的局部视图；
图5为本发明的容器的外侧壁展开示意图；
图6为本发明的泄漏监测系统的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的容器具有存储区和隔离区，在存储区充入第一介质，在隔离区充入第二介质。存储区为主要的空间，存储区可以是常压空间或者高压空间。第一介质例如是石油、天然气等。隔离区用于保护第一介质，避免石油等第一介质流入土壤造成污染，或避免天然气进入空气造成危险。隔离区的压力通常大于标准大气压，第二介质为氮气等惰性气体。参照图1，为便于充入和排出第二介质，保证第二介质压力均衡，多个容器的隔离区通过介质通道相互连接。受机械力、内部应力等的作用，隔离区有泄漏风险，若未及时阻止隔离区的泄漏，第一介质进入土壤的风险增加。本发明可以更准确估计泄漏点的位置。
实施例一
参照图2，本实施例详述的容器的泄漏监测方法，包括以下步骤：
步骤1：容器具有存储区和隔离区，在存储区充入第一介质，在隔离区充入第二介质，多个容器的隔离区通过介质通道相互连接，在介质通道上布置流量传感器。在本实施例中，所述第一介质为液化石油或天然气，第二介质为惰性气体。参照图3，本实施例中所述的容器为罐状，第二传感器布置在罐面，第一传感器布置在罐顶与罐底，容器下部分通过介质通道进行第二介质的交换。
步骤2：流量传感器周期性采集通道吸入流量，工作站根据多个通道吸入流量生成容器吸入流量，若任意容器吸入流量P≥Pmax，进入步骤3，否则，返回步骤2。Pmax是指允许的最大流量变化，可以根据实际需要选择。Pmax越小，对泄漏的判断越灵敏，但是也容易造成第二传感器误启动。其中，介质通道k的流量传感器测得的通道吸入流量为Qk，容器i上连接n个介质通道，容器i的容器吸入流量为通道吸入流量的矢量和。即容器吸入流量。
步骤3：第一控制器根据吸入流量确定发生泄漏的容器i以及用于参数测量的容器j1和容器j2。在本实施例中，所有容器组成连通器，在未发生泄漏的情况下，任意一容器的吸入流量保持不变。当吸入流量出现变化，该实施例认为存在至少一个的容器出现泄漏。容器吸入流量越大，说明该容器从其他容器吸入了第二介质，说明发生泄漏的可能性越大。容器吸入流量取最大值对应的容器为容器i，将容器吸入流量按顺序进行排列，根据从小到大的顺序依次取容器吸入流量最小的容器j1以及容器j2。
步骤4：启动容器j1和容器j2的信号发生器和第一传感器，信号发生器发出声波信号，第一传感器获得轴向波信号。如图4所示，轴向波信号沿着容器的外侧壁传播。可以根据容器的高度以及轴向波沿外侧壁的传播时长确定单位长度轴向波单位距离的传播时长，分别用T1与T2表示。
步骤5：计算两组轴向波信号的延时参数t1和延时参数t2，确定介质压力影响值和介质温度影响值，再计算容器i的延时参数t0。其中，t1=T0-T1，t2=T0-T2。T0为轴向波单位距离的基准传播时长。基准传播时长通常是在标准大气压与室温下预先测得的单位长度传播时长。声波的传播速度受传播介质所在环境的影响，例如温度、压力等等。由于声波在容器表面的传播机理复杂，本实施例通过处于同一环境的容器j1、容器j2来估计容器i的时延参数。
在本实施例中，根据t1=a1P+b1R与t2=a2P+b2R计算介质压力影响值P和介质温度影响值R。延时参数t0=a0P+b0R，a1、a2、a0分别为容器j1、容器j2以及容器i的压力影响系数，b1、b2、b0分别为容器j1、容器j2以及容器i的温度影响系数。不同容器的压力影响系数和温度影响系数不同，但是处于同一环境的介质压力影响值P和介质温度影响值R相同。在一个实施例中，压力影响系数和温度影响系数可以通过常温与标准大气压下实测获得。在另一个实施例中，可以根据经验公式，/>，获得压力影响系数和温度影响系数。其中，E为杨氏模量，K为容器的轴向应力与切向应力之比，δ1容器材料变形系数，h为容器壁厚，γ为线膨胀系数，δ2容器材料密度参数。
步骤6：容器i的第二传感器进入第一状态，第二传感器生成声场强度信号，发送声场强度信号至第二控制器。第二传感器均布在容器外侧壁，与泄漏点较远的第二传感器获得的声波受第一介质或第二介质的影响，测量结果不准确。本发明的第一状态为监测状态，获取当前声场强度信号，确定泄漏点的大致范围，从而选择附近的第二传感器进行第二次测量。
优选的，声场强度信号存在有效与无效两种状态，本实施例优选的采用相关性分析的方式判断声场强度信号是否有效，通过对相邻的声场数据进行相关性分析，并生成相关性特征，相关性特征强，则声场强度序列有效，则声场强度序列有效，所述相关性特征预设一阈值，以该阈值作为相关性特征强弱的判断标准，优选的相关性特征大于阈值，则认为相关性特征强，反之，若相关性特征弱。在本实施例中，第二控制器将声场强度数据存储至判断矩阵S中，判断矩阵S的行为声场强度，列为监测时间，在矩阵S中任取非同一行的两个元素Sp与Sq，得到相关性特征Rpq=cov(Sp,Sq)/[(std(Sp)*std(Sq)]，其中，cov(Sp,Sq)表示元素Sp与Sq的协方差，std(Sp)为元素Sp的标准差，std(Sq)为元素Sq的标准差，上述技术标准适用于本实施例的具体应用环境，其目的在于获取有效的声场强度信号，当其他标准可适用时，等效于本实施例提出的技术标准。
步骤7：第二控制器根据声场强度信号确定m个第二传感器，第二控制器广播校验信号至m个第二传感器，第二传感器进入第二状态，其中，第二状态下，第二传感器获取的在本实施例中，根据声场强度计算声波振幅，分析多个声波振幅的相关性并生成有效声场强度序列，声场强度序列为声场强度信号构成的集合，第二控制器提取有效声场强度序列中最大的m个声场强度信号，该m个声场强度对应的第二传感器进入第二状态，其中，声波振幅，其中，F为声场强度，ρ为声波衰减系数，v为声波传播速度，ω为声波传播的角频率。m≥3，在图5中m=7。
步骤8：m个第二传感器自组网，各自广播相位与频率相同的检测帧，并生成泄漏波信号，发送泄漏波信号至第二控制器，所述泄漏波信号为数字信号，第二控制器接收泄漏波信号后将其转换为模拟信号。
步骤9：第二控制器基于泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长，监测站根据延时参数t0修正传播时长并计算泄漏点的位置坐标。在本实施例中，第二控制器将向所有第二传感器广播一个特定的帧，以触发传感器，并回复第二控制器以表明其可以进行自组网，所述帧将被用于位置校准和泄漏点的定位，每个传感器将在广播帧的同时生成泄漏波信号，并将其发送到第二控制器。第二控制器将收集所有传感器的泄漏波信号，比较各个第二传感器接收到的泄漏波信号，计算泄漏波信号的传播时长。监测站根据延时参数t0修正传播时长，再根据声波速度计算泄漏点与每一第二传感器的距离，使用三角定位技术将泄漏点的坐标。
实施例二
本实施例详述基于声场强度序列计算容器泄漏点坐标的方法。当m个第二传感器自组网后，生成泄漏波信号至第二控制器，第二控制器计算生成泄漏点的坐标(x,y,z)。该方法包括以下步骤：
预处理步骤：推举阵列中心传感器，第二传感器生成泄漏波信号后，记录并存储接收时间，广播一关键帧，所述关键帧中包含一时间戳与第二传感器的编号，接收到该关键帧的第二传感器提取所述时间戳，并与存储记录的接收时间比较，循环上述过程直至推举产生阵列中心传感器。
步骤101：阵列中心传感器定义一球面模型，阵列中心传感器为原点O(0,0,0)，m个第二传感器发送定位数据至阵列中心传感器，所述定位数据为声场强度、相位。
步骤102：第u个第二传感器生成坐标P(u)=[x(u),y(u),z(u)]，第u个第二传感器到泄漏源的距离d(u)满足：。
步骤103：根据第二介质声场传播特性，阵列中心传感器记录一初始时刻，并开始接收到第二传感器信号的相位差为，其中，fu为信号的频率，c为理想状态下声波在第二介质的传播速度，τu为阵列中心传感器的泄漏波时延。理想状态是指常温且标准大气压。
步骤104：重复步骤101-103，生成阵列方程组：
，
基于所述阵列方程组生成泄漏坐标(x,y,z)。
在本实施例中，泄漏点坐标的计算需要基于声场传播模型和计算机数值方法，包括数字信号处理、非线性优化和最小二乘等技术。优选的，本实施例提供一种最小化误差函数的技术方案提升泄漏计算的准确性，所述最小化误差函数定义为。在步骤103中，该最小化误差函数可能会陷入局部极小值，因此需要采用模拟退火算法来增加全局搜索的鲁棒性。同时，为了加速计算和避免过拟合，还需采用正则化和交叉验证等技术来平衡模型的复杂度和泛化能力。上述技术标准为适用于本发明的容器的泄漏监测方法的有效技术手段，当其他标准可适用时，等效于本实施例提供的这种技术标准。
实施例三
如图6所示，本实施例的这种用于实现所述容器的泄漏监测方法的泄漏监测系统，包括：容器、流量传感器、第一控制器、信号发生器、第一传感器、第二传感器、第二控制器以及监测站。多个容器的隔离区通过介质通道相互连接。为了准确获得声波在容器侧壁的传播参数，信号发生器与第一传感器分别固定在容器的轴向端面上。第二传感器均布在容器的外侧面。
流量传感器被配置为采集通道吸入流量。第一控制器被配置为根据通道吸入流量启动容器j1与容器j2的信号发生器和第一传感器。信号发生器被配置为向容器j1与容器j2的外侧壁发射轴向波信号。第一传感器被配置为接收容器j1与容器j2的外侧壁的轴向波信号。第二传感器被配置为接收容器i的泄漏波信号。第二控制器被配置为根据泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长。监测站被配置为计算泄漏点的位置坐标。所述第二传感器具有无线通信单元和声波接收单元，第二传感器通过无线通信单元自组网，第二传感器通过声波接收单元采集泄漏波信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种容器的泄漏监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：容器具有存储区和隔离区，在存储区充入第一介质，在隔离区充入第二介质，多个容器的隔离区通过介质通道相互连接，在介质通道上布置流量传感器；
步骤2：流量传感器周期性采集通道吸入流量，工作站根据多个通道吸入流量生成容器吸入流量，若任意容器吸入流量P≥Pmax，进入步骤3，否则，返回步骤2；
步骤3：第一控制器根据吸入流量确定发生泄漏的容器i以及用于参数测量的容器j1和容器j2；
步骤4：启动容器j1和容器j2的信号发生器和第一传感器，信号发生器发出声波信号，第一传感器获得轴向波信号；
步骤5：计算两组轴向波信号的延时参数t1和延时参数t2，确定介质压力影响值和介质温度影响值，再计算容器i的延时参数t0；
步骤6：容器i的第二传感器进入第一状态，第二传感器生成声场强度信号，发送声场强度信号至第二控制器；
步骤7：第二控制器根据声场强度信号确定m个第二传感器，第二控制器广播校验信号至m个第二传感器，第二传感器进入第二状态；
步骤8：m个第二传感器自组网，各自广播相位与频率相同的检测帧，并生成泄漏波信号，发送泄漏波信号至第二控制器；
步骤9：第二控制器基于泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长，监测站根据延时参数t0修正传播时长并计算泄漏点的位置坐标，
其中，t1=T0-T1，t2=T0-T2，T1与T2分别为容器j1和容器j2上的第一传感器测得的轴向波的传播时长，T0为轴向波单位距离的基准传播时长，根据t1=a1P+b1R与t2=a2P+b2R计算介质压力影响值P和介质温度影响值R，延时参数t0=a0P+b0R，a1、a2、a0分别为容器j1、容器j2以及容器i的压力影响系数，b1、b2、b0分别为容器j1、容器j2以及容器i的温度影响系数，
进一步的，介质通道k的流量传感器测得的通道吸入流量为Qk，容器i上连接n个介质通道，容器i的容器吸入流量，容器吸入流量取最大值对应的容器为容器i，将容器吸入流量按顺序进行排列，根据从小到大的顺序依次取容器吸入流量最小的容器j1以及容器j2，
步骤7中，根据声场强度信号计算声波振幅，分析多个声波振幅的相关性并生成有效声场强度序列，第二控制器提取有效声场强度序列中最大的m个声场强度信号，该m个声场强度信号对应的第二传感器进入第二状态，
任意一个第二传感器u生成坐标P(u)=[x(u),y(u),z(u)]，所述第二传感器u到泄漏源的距离d(u)满足：，根据第二介质声场传播特性，阵列中心传感器记录一初始时刻，并开始接收到第二传感器信号的相位差为，其中，fu为信号的频率，c为理想状态下声波在第二介质的传播速度，τu为阵列中心传感器的泄漏波时延，
生成阵列方程组：
，
解上述阵列方程组生成泄漏坐标(x,y,z)。
2.根据权利要求1所述的容器的泄漏监测方法，其特征在于，步骤1中，所述第一介质为液化石油或天然气，第二介质为惰性气体。
3.根据权利要求1所述的容器的泄漏监测方法，其特征在于，声波振幅，其中，F为声场强度，ρ为声波衰减系数，v为声波传播速度，ω为声波传播的角频率。
4.一种用于实现根据权利要求1所述的容器的泄漏监测方法的泄漏监测系统，其特征在于，包括：容器、流量传感器、第一控制器、信号发生器、第一传感器、第二传感器、第二控制器以及监测站，其中，
多个容器的隔离区通过介质通道相互连接；
流量传感器被配置为采集通道吸入流量；
第一控制器被配置为根据通道吸入流量启动容器j1与容器j2的信号发生器和第一传感器；
信号发生器被配置为向容器j1与容器j2的外侧壁发射轴向波信号；
第一传感器被配置为接收容器j1与容器j2的外侧壁的轴向波信号；
第二传感器被配置为接收容器i的泄漏波信号；
第二控制器被配置为根据泄漏波信号计算泄漏波信号的传播时长；
监测站被配置为计算泄漏点的位置坐标。
5.根据权利要求4所述的容器的泄漏监测方法的泄漏监测系统，其特征在于，所述第二传感器具有无线通信单元和声波接收单元，第二传感器通过无线通信单元自组网，第二传感器通过声波接收单元采集泄漏波信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310997279.4A CN116718330B (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310997279.4A CN116718330B (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116718330A CN116718330A (zh) | 2023-09-08 |
| CN116718330B true CN116718330B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=87864750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310997279.4A Active CN116718330B (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116718330B (zh) |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055771A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Babcock Hitachi Kk | 漏洩位置検出装置 |
| JP2000162082A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Hitachi Ltd | 音響式漏洩監視装置 |
| CN102997057A (zh) * | 2011-09-14 | 2013-03-27 | 中国石油天然气集团公司 | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统及系统的安装方法 |
| CN103090194A (zh) * | 2013-01-12 | 2013-05-08 | 苏州市伦琴工业设计有限公司 | 地下管道漏水检测方法 |
| CN103629534A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-12 | 孙良 | 一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法 |
| CN104654024A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-27 | 常州大学 | 一种广义回归神经网络城市燃气管道泄漏定位分析方法 |
| CN104976518A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 中国海洋石油总公司 | 一种海底管线泄漏监测系统 |
| CN206624260U (zh) * | 2017-03-17 | 2017-11-10 | 江西强普瑞石化设备科技有限公司 | 钢制强化玻璃纤维制双层结构储油罐 |
| CN108799847A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-11-13 | 北京科力达宏业科贸有限责任公司 | 一种高压气体输送管道泄漏监测系统和方法 |
| CN109556753A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-02 | 沈阳航空航天大学 | 基于声学传感器的炉膛温度场与炉管泄漏在线检测系统与泄露点定位方法 |
| CN111022938A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-17 | 上海邦芯物联网科技有限公司 | 一种精确定位地下水管漏水点的系统 |
| CN111157065A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-15 | 上海中核维思仪器仪表有限公司 | 气体超声流量计超声波信号传输回路中声延时测量方法 |
| CN111457257A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种定位管路泄漏位置的检测方法及系统 |
| CN111551321A (zh) * | 2020-06-14 | 2020-08-18 | 荆门汇易佳信息科技有限公司 | 基于超声检测的气密容器泄漏定位测量系统 |
| CN113124327A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-16 | 云南云能科技有限公司 | 一种天然气管道的监测方法、装置及监测调度系统 |
| CN114925615A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-19 | 清华大学 | 一种放射性泄漏源定位方法和系统 |
| CN115848849A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 北京卫星环境工程研究所 | 一种大型容器泄漏检测系统及泄漏源定位方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160258834A1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-08 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Synchronization-free pipeline leak detection system and method |
-
2023
- 2023-08-09 CN CN202310997279.4A patent/CN116718330B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055771A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Babcock Hitachi Kk | 漏洩位置検出装置 |
| JP2000162082A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Hitachi Ltd | 音響式漏洩監視装置 |
| CN102997057A (zh) * | 2011-09-14 | 2013-03-27 | 中国石油天然气集团公司 | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统及系统的安装方法 |
| CN103090194A (zh) * | 2013-01-12 | 2013-05-08 | 苏州市伦琴工业设计有限公司 | 地下管道漏水检测方法 |
| CN103629534A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-12 | 孙良 | 一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法 |
| CN104654024A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-27 | 常州大学 | 一种广义回归神经网络城市燃气管道泄漏定位分析方法 |
| CN104976518A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 中国海洋石油总公司 | 一种海底管线泄漏监测系统 |
| CN206624260U (zh) * | 2017-03-17 | 2017-11-10 | 江西强普瑞石化设备科技有限公司 | 钢制强化玻璃纤维制双层结构储油罐 |
| CN108799847A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-11-13 | 北京科力达宏业科贸有限责任公司 | 一种高压气体输送管道泄漏监测系统和方法 |
| CN109556753A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-02 | 沈阳航空航天大学 | 基于声学传感器的炉膛温度场与炉管泄漏在线检测系统与泄露点定位方法 |
| CN111022938A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-17 | 上海邦芯物联网科技有限公司 | 一种精确定位地下水管漏水点的系统 |
| CN111157065A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-15 | 上海中核维思仪器仪表有限公司 | 气体超声流量计超声波信号传输回路中声延时测量方法 |
| CN111457257A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种定位管路泄漏位置的检测方法及系统 |
| CN111551321A (zh) * | 2020-06-14 | 2020-08-18 | 荆门汇易佳信息科技有限公司 | 基于超声检测的气密容器泄漏定位测量系统 |
| CN113124327A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-16 | 云南云能科技有限公司 | 一种天然气管道的监测方法、装置及监测调度系统 |
| CN114925615A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-19 | 清华大学 | 一种放射性泄漏源定位方法和系统 |
| CN115848849A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 北京卫星环境工程研究所 | 一种大型容器泄漏检测系统及泄漏源定位方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Current-Modulated Cavity Ring-Down Spectroscopy for Mobile Monitoring of Natural Gas Leaks;Mo, ZQ 等;JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY;全文 * |
| Detecting leaks in gas-filled pressure vessels using acoustic resonances;Gillis, KA 等;REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS;全文 * |
| 基于被动声学液体管道微泄漏内检测方法研究;马云栋 等;中国测试;全文 * |
| 阚玲玲 ; 梁洪卫 ; 高丙坤 ; 王秀芳 ; .基于次声波的天然气管道泄漏检测系统设计.化工自动化及仪表.2011,全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116718330A (zh) | 2023-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4780285B2 (ja) | 津波情報提供方法および津波情報提供システム | |
| CN104897780B (zh) | 一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法 | |
| RU2019121908A (ru) | Системы и способы для хранения электролита и обнаружения неисправностей в проточных батареях | |
| CN106352243A (zh) | 一种基于声波法的输气管道泄露检测系统 | |
| CN101832472A (zh) | 利用次声波实现管道泄漏检测的系统 | |
| CN105444939B (zh) | 一种波浪砰击载荷测量装置及方法 | |
| CN203023812U (zh) | 一种基于无线传感网络的输油管道泄漏监测系统 | |
| CN102435287B (zh) | 一种砝码质量测量中的空气浮力修正装置 | |
| CN112413414A (zh) | 一种供热管网泄漏的综合检测方法 | |
| US6687643B1 (en) | In-situ sensor system and method for data acquisition in liquids | |
| CN104374532A (zh) | 航天器在轨泄漏定向方法 | |
| CN116718330B (zh) | 一种容器的泄漏监测方法与泄漏监测系统 | |
| US20240085294A1 (en) | Method and smart gas internet of things (iot) system for metering anti-interference of gas ultrasonic meter | |
| CN116480955A (zh) | 一种地下管廊燃气管道泄漏监测及漏点精确定位系统 | |
| Zhang et al. | Point in triangle testing based trilateration localization algorithm in wireless sensor networks | |
| CN205352653U (zh) | 一种低速风洞内的超声精确测距系统 | |
| CN114777030A (zh) | 一种基于nb-iot技术的危化气体监测方法 | |
| CN114996821A (zh) | 幕墙空腔气密性判断方法 | |
| JP2019078698A (ja) | 漏洩位置推定装置及び漏洩位置推定方法 | |
| KR101809666B1 (ko) | 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법 | |
| Zhiliang et al. | Corrected range weighted centroid localization algorithm based on RSSI for WSN | |
| CN114486128B (zh) | 融合超声波和被动式红外成像的气体泄漏检测装置及方法 | |
| CN218720693U (zh) | 一种油田管道泄漏智能监测系统 | |
| US11525811B2 (en) | Detection system and detection method | |
| JP3436915B2 (ja) | 熱交換器用音響検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |