CN206832418U - 一种tpp油气管路泄露检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种TPP油气管路泄露检测系统，包括信息采集传输装置，信息采集传输装置包括信息采集模块和信息传输模块，信息采集模块的包括压力传感器、放大单元、AD转换单元以及压力变送器，压力传感器与放大单元的输入端电连接，放大单元的输出端与AD转换单元的输入端电连接，AD转换单元的输出端与压力变送器的输入端电连接，压力变送器与信息传输模块电连接；该TPP油气管路泄露检测系统，灵敏准确，适用性很强，通过长期监测的大数据分析，可以评估管线的运行状态，通过负压波动监测漏点,该方法依靠分析取得数据,极易实现及时报警。
Description
技术领域
本实用新型属于油气管路安全监测技术领域，具体涉及一种TPP油气管路泄露检测系统。
背景技术
油气管道发生泄漏时，由于管道内外的压力差，泄漏点因流体(或气体)介质损失而引起局部流体密度减小，出现瞬间压力下降，紧邻泄漏点的高压流体分别从上下游两个方向迅速向低压的泄漏区填充，又引起泄漏点相邻区域的压力降低，重复这个过程，就产生了沿管道分别向上下游传播的瞬态负压波。
在管道两端分别安装压力传感器捕捉瞬态负压波信号。泄漏位置不同，负压波向上下游传播的距离不同，到达管道两端的时间差也不同，因此可以根据负压波的传播速度和到达管道两端的时间差来确定泄漏点的位置。负压波法检测管道泄漏的核心是负压波信号的识别。
识别负压波的方法很多，有时间序列分析法、残差法、长杆统计法、相关分析法和小波变换分析法等。时间序列分析法是系统实时对管道两端压力梯度信号的时间序列进行分析，根据一定的策略和设定的阈值进行预警和故障报警。时间序列分析法检测泄漏的优点是速度快、灵敏度高，缺点是不能对泄漏定位，常作为泄漏检测的辅助手段。基于Kullback信息测度的泄漏检测方法是一种典型的时间序列分析法。相关分析法是通过计算管道两端压力变化信号的相关函数来检测和定位泄漏。管道两端的负压波来自同一个泄漏源，具有相关性。没有泄漏时，两端压力变化信号的相关函数很小或等于零；有泄漏时，相关函数会明显增大。相关分析法的优点是简单实用、准确灵敏、计算量小，已被广泛使用。小波变换分析法是根据小波变换原理，用小波分析工具对信号进行变换，多尺度对信号进行分析。小波变换具有在时频域中观察信号局部特征的能力，可以在细节上观察管道压力变化，凸显突变点(压力下降沿)，确定负压波到达的时间。另外，也可以利用小波工具先对负压波信号进行分解，然后在细节上利用相关分析法对管道两端的负压波进行相关分析，提高泄露检测的可靠性和定位精度。
不仅管道泄漏产生负压波，泵站的正常操作(如开泵、停泵、调泵、切换阀门、中间支线管道调节等)也会产生负压波，因此有效识别并消除泵站操作产生的负压波地干扰是负压波法检测管道泄漏面临的一个难题。
发明内容
本实用新型的目的是针对油气管路输送不仅管道泄漏产生负压波，泵站的正常操作(如开泵、停泵、调泵、切换阀门、中间支线管道调节等)也会产生负压波，如何有效识别并消除泵站操作产生的负压波的干扰是负压波法检测管道泄漏的技术问题，本实用新型通过TPP(Three places pressure，三点压力法)和压力变化时间差确定泄漏点，达到及时报警，精准定位的目的，提供一种TPP油气管路泄露检测系统。
为此，本实用新型提供了一种TPP油气管路泄露检测系统，包括信息采集传输装置，所述信息采集传输装置包括信息采集模块和信息传输模块，所信息采集模块与信息传输模块电连接，用于采集油气管路中的压力信息，并将压力信息进行处理转换后，通过信息传输模块发送到云端服务器；
所述信息采集模块的包括压力传感器、放大单元、AD转换单元以及压力变送器，所述压力传感器与放大单元的输入端电连接，放大单元的输出端与AD转换单元的输入端电连接，AD转换单元的输出端与压力变送器的输入端电连接，所述压力变送器与信息传输模块电连接。
所述放大单元的电路包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1，所述运算放大器A1、运算放大器A2的正输入端均与压力传感器电连接，电阻R1的两端分别与运算放大器A1、运算放大器A2的负输入端电连接，电阻R2的两端分别与运算放大器A1的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R3的两端分别与运算放大器A2的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R4的两端分别与运算放大器A1的输出端和运算放大器A3的正输入端电连接，电阻R5的两端分别与运算放大器A2的输出端和运算放大器A3的负输入端电连接，电阻R6的两端分别与运算放大器A3的正输入端和接地端电连接，电阻R7的两端分别与运算放大器A3的负输入端和运算放大器A3的输出端电连接，电阻R8的两端分别与运算放大器A3的输出端和接地端电连接，运算放大器A3的输出端为信号输出端u0，电容C1串接在电源正极与接地端之间，运算放大器A1的电源正输入端与电源正极电连接，运算放大器A2的电源负输入端与接地端电连接。
所述AD转换单元的型号为ADS1110。
所述压力变送器为单片机MCU，其型号为STM32L053。
所述信息传输模块为数据传输单元DTU，其型号为USR-G806。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种TPP油气管路泄露检测系统，根据设置在油气管路的信息采集传输装置，对油气管路的负压信息进行监测，并将负压信息传送到云端服务器，由远端工作人员根据数据信息分析并确定泄漏位置，同时也可以通过时间差区分其他非泄漏引起的压力波动。该系统灵敏准确，适用性很强。通过长期监测的大数据分析，可以评估管线的运行状态，通过负压波动监测漏点,该方法依靠分析取得数据,极易实现及时报警。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是TPP油气管路泄露检测系统示意图。
图2是采集传输装置原理框图。
图3是放大单元电路图。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
为了油气管路输送进行实时监测，确保能够快速准确的发现管路泄露的问题，本实施例提供了一种如图1、图2所示的TPP油气管路泄露检测系统，包括信息采集传输装置，云端服务器，以及远端工作台。所述信息采集传输装置至少在油气管路上设置有三处，用于完成管路负压数据的实时采集，一般是在油气管路的两个端部以及中部各设置一个，实际应用可以根据所监测油气管路的状态进行增加。
采集到的管路负压数据，通过数据传输单元DTU传输到云端服务器，这样远端工作台的工作人员可以从云端服务器下载到管路的压力数据，经过分析、处理后可以很快确认发生管路泄露的位置，同时也可以通过时间差区分其他非泄漏引起的压力波动。
该TPP油气管路泄露检测系统，根据设置在油气管路的信息采集传输装置，对油气管路的负压信息进行监测，并将负压信息传送到云端服务器，由远端工作人员根据数据信息分析并确定泄漏位置，同时也可以通过时间差区分其他非泄漏引起的压力波动。该系统灵敏准确，适用性很强。通过长期监测的大数据分析，可以评估管线的运行状态，通过负压波动监测漏点,该方法依靠分析取得数据,极易实现及时报警。
实施例2
上述信息采集传输装置包括信息采集模块和信息传输模块，所信息采集模块与信息传输模块电连接，用于采集油气管路中的压力信息，并将压力信息进行处理转换后，通过信息传输模块发送到云端服务器；
所述信息采集模块的包括压力传感器、放大单元、AD转换单元以及压力变送器，所述压力传感器与放大单元的输入端电连接，放大单元的输出端与AD转换单元的输入端电连接，AD转换单元的输出端与压力变送器的输入端电连接，所述压力变送器与信息传输模块电连接。
如图3所示，所述放大单元的电路包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1，所述运算放大器A1、运算放大器A2的正输入端均与压力传感器电连接，电阻R1的两端分别与运算放大器A1、运算放大器A2的负输入端电连接，电阻R2的两端分别与运算放大器A1的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R3的两端分别与运算放大器A2的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R4的两端分别与运算放大器A1的输出端和运算放大器A3的正输入端电连接，电阻R5的两端分别与运算放大器A2的输出端和运算放大器A3的负输入端电连接，电阻R6的两端分别与运算放大器A3的正输入端和接地端电连接，电阻R7的两端分别与运算放大器A3的负输入端和运算放大器A3的输出端电连接，电阻R8的两端分别与运算放大器A3的输出端和接地端电连接，运算放大器A3的输出端为信号输出端u0，电容C1串接在电源正极与接地端之间，运算放大器A1的电源正输入端与电源正极电连接，运算放大器A2的电源负输入端与接地端电连接。
所述AD转换单元的型号为ADS1110。ADS1110是TI公司生产的16位15SPSΔ-ΣADC，具有片内基准电压，精度达到2.048V±0.05%、具有片内可编程增益放大器PGA 和片内振荡器，分辨率达到16位，可编程的转换速率15次/秒I2C总线接口，具有8个有效地址，宽电压供电2.7V-5.5V，低电流消耗240uA。
所述压力变送器的单片机MCU，其型号为STM32L053。STM32L053是一种Cortex M0+内核的ARM微处理器，内部具有高达64KB FLASH，8KB SRAM，2KB EEPROM存储器、高性能32位微处理器。STM32L053满足1.65V-3.6V宽电压供电，微功耗最低可达0.27uA,主频可达32MHz，并有一组8*28段的液晶驱动器。
所述信息传输模块为数据传输单元DTU，其型号为USR-G806。USR-G806是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备；具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低，网络覆盖范围广，安全保密性能好，链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低的优点。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实施例所作的进一步详细说明，不能认定本实施例的具体实施只局限于这些说明。对于本实施例所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实施例构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实施例的保护范围。
Claims (7)
1.一种TPP油气管路泄露检测系统，包括信息采集传输装置，其特征在于：所述信息采集传输装置包括信息采集模块和信息传输模块，所述信息采集模块与信息传输模块电连接，用于采集油气管路中的压力信息，并将压力信息进行处理转换后，通过信息传输模块发送到云端服务器，云端服务器通过分析软件对数据进行分析，用户可以通过访问服务器获得系统信息；
所述信息采集模块的包括压力传感器、放大单元、AD转换单元以及压力变送器，所述压力传感器与放大单元的输入端电连接，放大单元的输出端与AD转换单元的输入端电连接，AD转换单元的输出端与压力变送器的输入端电连接，所述压力变送器与信息传输模块电连接。
2.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述放大单元的电路包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1，所述运算放大器A1、运算放大器A2的正输入端均与压力传感器电连接，电阻R1的两端分别与运算放大器A1、运算放大器A2的负输入端电连接，电阻R2的两端分别与运算放大器A1的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R3的两端分别与运算放大器A2的负输入端和运算放大器A1的输出端电连接，电阻R4的两端分别与运算放大器A1的输出端和运算放大器A3的正输入端电连接，电阻R5的两端分别与运算放大器A2的输出端和运算放大器A3的负输入端电连接，电阻R6的两端分别与运算放大器A3的正输入端和接地端电连接，电阻R7的两端分别与运算放大器A3的负输入端和运算放大器A3的输出端电连接，电阻R8的两端分别与运算放大器A3的输出端和接地端电连接，运算放大器A3的输出端为信号输出端u0，电容C1串接在电源正极与接地端之间，运算放大器A1的电源正输入端与电源正极电连接，运算放大器A2的电源负输入端与接地端电连接。
3.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述AD转换单元的型号为ADS1110。
4.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述压力变送器为单片机MCU，其型号为STM32L053。
5.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述信息传输模块为数据传输单元DTU，其型号为USR-G806。
6.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述云端服务器，由云服务器供应商阿里云提供。
7.如权利要求1所述的一种TPP油气管路泄露检测系统，其特征在于：所述分析软件是基于B/S架构的数据分析软件。
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| CN111350945A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 无锡热能在线科技有限公司 | 一种系统管道介质泄露的检测方法 |
| CN111853552A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 北京市劳动保护科学研究所 | 一种供热管道泄漏在线检测定位方法 |
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