RU2523043C1 - Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline - Google Patents

Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2523043C1
RU2523043C1 RU2013115545/28A RU2013115545A RU2523043C1 RU 2523043 C1 RU2523043 C1 RU 2523043C1 RU 2013115545/28 A RU2013115545/28 A RU 2013115545/28A RU 2013115545 A RU2013115545 A RU 2013115545A RU 2523043 C1 RU2523043 C1 RU 2523043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
emergency
emergency situation
precursors
section
Prior art date
Application number
RU2013115545/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Николаевич Епифанцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)"
Priority to RU2013115545/28A priority Critical patent/RU2523043C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2523043C1 publication Critical patent/RU2523043C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes exciting a periodic sequence of vibroacoustic pulses in a given pipe section, detecting said pulses in two sections of the product pipeline located roughly equidistant at both sides of the excitation section, accumulating the sum of readings of integrals of differences of detected signals. The number of accumulations in a cycle is determined by calculation based on a given spurious solution probability for each emergency situation precursor, an estimate of the level of the expected signal at detection points, mean-square deviation of the recorded readings of said integrals, and the decision on the emergence of an emergency situation precursor is made if the result accumulated in a cycle exceeds one of predetermined reference levels. The decision to prepare a cut-in pipe section is transformed into an alarm signal through a loudspeaker installed on the monitored area, and signals of all decisions made are transmitted to a mnemocircuit in a security service via telemechanic channels.
EFFECT: enabling early detection of an imminent emergency situation on a linear part of an underground main product pipeline.
2 dwg

Description

Изобретение относится к контролю безопасности эксплуатируемых магистральных продуктопроводов и может быть использовано для предотвращения установки врезок в трубу, боеприпасов для ее подрыва, имитаторов утечек перекачиваемого продукта для дезинформации службы безопасности, обнаружения утечек продукта.The invention relates to the control of the safety of operating main product pipelines and can be used to prevent the installation of cut-ins in the pipe, ammunition for undermining it, simulators of leaks of the pumped product for misinformation of the security service, detection of product leaks.

Известен способ обнаружения изменения состояния участка трубопровода по появлению виброакустического сигнала в оболочке трубы, формирующегося при установке в нее врезки [Защита трубопроводов от несанкционированных врезок / А.А. Казаков // Системы безопасности. - 2008. - №5. - С.150-154]. Недостатком этого способа является запоздалое появление предупреждающего сигнала, исключающее возможность предотвратить нарушение целостности трубы злоумышленниками и сопутствующую этому чрезвычайную ситуацию.A known method of detecting changes in the state of a section of a pipeline by the appearance of a vibro-acoustic signal in the pipe shell that forms when the insert is inserted into it [Protection of pipelines from unauthorized inserts / A.A. Cossacks // Security Systems. - 2008. - No. 5. - S.150-154]. The disadvantage of this method is the late appearance of a warning signal, eliminating the possibility of preventing a violation of the integrity of the pipe by intruders and the accompanying emergency.

Известен способ обнаружения «аварийно-опасного» участка трубопровода, основанный на возбуждении ударных виброакустических импульсов в оболочке трубы с помощью приваренных к ней звукопроводящих стержней с последующим определением отношения резонансной частоты диагностируемого трубопровода к эталонной [Пат. 2350833 РФ, МПК F17D 5/00. Способ контроля и диагностики состояния трубопровода [Текст] / Толстунов С.А., Мозер С.П., Толстунов А.С]. В основу способа положено известное соотношение зависимости резонансной частоты пластины ƒ0 от ее толщины h:ƒ0=c/2h, c - скорость распространения продольных волн в трубопроводе. Использование этой закономерности для выявления земляных работ в охраняемой зоне не представляется возможным.A known method of detecting an "emergency" section of the pipeline, based on the excitation of shock vibroacoustic pulses in the shell of the pipe using welded to it sound conductive rods, followed by determining the ratio of the resonant frequency of the diagnosed pipeline to the reference [Pat. 2350833 RF, IPC F17D 5/00. The method of monitoring and diagnosing the state of the pipeline [Text] / Tolstunov S.A., Moser S.P., Tolstunov A.S.]. The method is based on the well-known ratio of the dependence of the resonant frequency of the plate ƒ 0 on its thickness h: ƒ 0 = c / 2h, c is the propagation velocity of longitudinal waves in the pipeline. Using this pattern to identify earthworks in a protected area is not possible.

Известна заявка №2006137406/28 от 23.10.2006 (дата публикации 27.04.2008) на способ и устройство дальнего обнаружения утечек в трубопроводе. Согласно заявке, в перекачиваемом продукте создаются периодические волны давления, которые регистрируются на другом конце контролируемого участка. По искажению регистрируемой волны судят о наличии утечки на этом участке. Способ не позволяет фиксировать изменения, происходящие за пределами оболочки трубопровода.Known application No. 2006137406/28 of 10.23.2006 (publication date 04/27/2008) for a method and device for early detection of leaks in a pipeline. According to the application, periodic pressure waves are generated in the pumped product, which are recorded at the other end of the controlled area. The distortion of the recorded wave judges the presence of leakage in this area. The method does not allow to record changes that occur outside the shell of the pipeline.

Известен способ обнаружения утечек на трубопроводном транспорте углеводородов, основанный на регистрации и анализе инфразвуковых сигналов в перекачиваемом продукте [Пат. US 666861982. Pattern matching for real time leak detection and location in pipelines (Распознавание образов для детектирования в реальном времени факта и локализации врезок в трубопроводы) и в различных вариантах исполнения описанный в http://acoustic-solution-intl.com/faq_index.htm; www.grouplb.com; http://torinsk.ru/publication/25-mpp2007.html и др. Недостаток способа - регистрируется факт нарушения целостности трубопровода, а не подготовительные работы по установке врезки или боеприпаса.A known method for detecting leaks in the pipeline transport of hydrocarbons, based on the registration and analysis of infrasound signals in the pumped product [Pat. US 666861982. Pattern matching for real time leak detection and location in pipelines and in various embodiments described in http://acoustic-solution-intl.com/faq_index. htm; www.grouplb.com; http://torinsk.ru/publication/25-mpp2007.html and others. The disadvantage of this method is the fact of violation of the integrity of the pipeline, and not preparatory work on the installation of a tie-in or ammunition.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является способ обнаружения изменений параметров среды в окружении заглубленного магистрального трубопровода [Пат. 2463590 РФ МПК G01N 29/04. Способ обнаружения изменений параметров среды в окружении заглубленного магистрального трубопровода/Епифанцев Б.Н., Федотов А.А.].Of the known technical solutions, the closest in combination of essential features to the claimed is a method for detecting changes in environmental parameters in the environment of a buried main pipeline [Pat. 2463590 RF IPC G01N 29/04. A method for detecting changes in environmental parameters in the environment of a buried main pipeline / Epifantsev BN, Fedotov AA].

Согласно способу в выбранном сечении оболочки трубы возбуждают прозванивающие импульсы упругих колебаний, регистрируют их на удалении от сечения возбуждения, проводят накопление определенного числа зарегистрированных импульсов в очередном цикле последовательно принимаемых решений, формируют эталоны предвестников чрезвычайных ситуаций (ЧС) и принимают решение по результатам сравнения результата накопления с эталоном. Недостатком способа является высокая трудоемкость создания ситуаций для построения эталонов предвестников ЧС на действующем продуктопроводе. Для имитации утечки требуется выкопать шурф, частично заполнить его нефтью, засыпать оставшееся пространство грунтом, утрамбовать землю над шурфом. Для имитации ситуации «подготовка к врезке» необходимо не только выкопать шурф, но и удалить изоляцию с трубы. Перечисленные операции не предусмотрены действующими техническими условиями эксплуатации продуктопроводов. Кроме того, построенные эталоны не отражают действительное состояние продуктопровода при изменении погодных условий, режимов перекачки продукта и необходимо их часто корректировать.According to the method, ringing pulses of elastic vibrations are excited in a selected section of the pipe shell, registered at a distance from the excitation section, a certain number of recorded pulses are accumulated in the next cycle of sequentially taken decisions, standards of emergency precursors (ES) are formed, and a decision is made based on the results of comparing the accumulation result with the standard. The disadvantage of this method is the high complexity of creating situations for building standards for emergency precursors on an existing product pipeline. To simulate a leak, it is required to dig a pit, partially fill it with oil, fill the remaining space with soil, and compact the earth above the pit. To simulate the situation “preparation for the insert”, it is necessary not only to dig a pit, but also to remove the insulation from the pipe. The above operations are not provided for by the current technical conditions for the operation of product pipelines. In addition, the constructed standards do not reflect the actual state of the product pipeline under changing weather conditions, product pumping modes, and it is often necessary to correct them.

Целью изобретения является исключение процесса создания физических эталонов предвестников ЧС на заглубленных продуктопроводах при сохранении надежности обнаружения на необходимом уровне в любое время года.The aim of the invention is to eliminate the process of creating physical standards for emergency precursors in buried product pipelines while maintaining the reliability of detection at the required level at any time of the year.

Указанная цель достигается тем, что регистрацию прозванивающих импульсов упругих колебаний проводят в двух сечениях оболочки продуктопровода, удаленных примерно на одинаковые расстояния по обе стороны от сечения их возбуждения, результат накопления получают в виде отсчетов интегралов разностей этих импульсов, причем число накоплений Nj в цикле определяют в результате решения уравненияThis goal is achieved by the fact that the registration of ringing pulses of elastic vibrations is carried out in two sections of the shell of the product pipeline, approximately the same distance on both sides of the cross section of their excitation, the accumulation result is obtained in the form of samples of the integrals of the differences of these pulses, and the number of accumulations N j in the cycle is determined as a result of solving the equation

ε j ± N j Δ C j ± P ( N j σ Δ E ) d Δ E

Figure 00000001
ε j ± N j Δ C j ± P ( N j σ Δ E ) d Δ E
Figure 00000001

по задаваемой вероятности ложных решений εj для j-го предвестника ЧС, расчетной оценке ожидаемого сигнала ΔCj в точках регистрации, среднеквадратичному отклонению регистрируемых отсчетов указанных интегралов ΔE, т.е. σΔE, в качестве эталонов используют уровни ±Nj ΔCj, а решение о появлении j-го предвестника ЧС принимают при превышении накопленного за цикл результата установленных для него эталонных уровней.according to the given probability of false decisions ε j for the jth precursor of emergency situations, the estimated estimate of the expected signal ΔC j at the registration points, the standard deviation of the recorded samples of these integrals ΔE, i.e. σ ΔE , the levels ± N j ΔC j are used as standards, and the decision on the appearance of the j-th precursor of an emergency is made when the result of the reference levels set for it is exceeded for the cycle.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами. На фиг.1 представлен вариант структурной схемы, реализующей предлагаемый способ. Фиг.2 поясняет алгоритм определения числа накоплений интегралов разностей регистрируемых сигналов.The invention is illustrated by the following description and the accompanying drawings. Figure 1 presents a variant of the structural diagram that implements the proposed method. Figure 2 explains the algorithm for determining the number of accumulations of the integrals of the differences of the recorded signals.

Обозначения на фигурах: 1 - изображение продуктопровода; 2 - окружающий продуктопровод грунт; 3, 4 - датчики виброакустических колебаний в оболочке трубы; 5 - преобразователь электрических сигналов в упругие колебания в заданной точке трубы; 6 - ключ, обеспечивающий пропускание входного сигнала на выход в течение действия управляющего сигнала по другому входу; 7 - схема вычитания; 8 - линия задержки; 9 - генератор «прозванивающих» импульсов; 10 - интегратор входного сигнала в течение существования «прозванивающего» импульса; 11 - вычислитель среднеквадратичного отклонения проинтегрированных разностей сигналов от датчиков 3, 4; 12 - микроконтроллер; 13, 14 - накопители входных сигналов; 15, 16, 17, 18 - решающие устройства; 19, 20 - перемножители; 21 - громкоговоритель; A, B - смежные участки продуктопровода, C - устройство принятия решений; ΔCy, ΔCвр - приращения регистрируемого сигнала при появлении на участке продуктопровода соответственно утечки или изменений, связанных с подготовкой врезки; εy, εвр - задаваемые (приемлемые) вероятности ложных решений, обеспечиваемые устройством, Nj, - необходимое число накоплений для обеспечения обнаружения соответствующего предвестника ЧС с вероятностью ложных решений εj, «Син» - синхронизация работы (сброс, пуск) устройства принятия решений C, P(…) - плотности вероятностей проинтегрированных разностей сигналов от датчиков ΔE(ti) в моменты ti.Designations in the figures: 1 - image of the product pipeline; 2 - soil surrounding the product pipeline; 3, 4 - sensors of vibroacoustic vibrations in the pipe shell; 5 - converter of electrical signals into elastic vibrations at a given point in the pipe; 6 - key, ensuring the transmission of the input signal to the output during the action of the control signal at another input; 7 - scheme of subtraction; 8 - delay line; 9 - generator "ringing"pulses; 10 - integrator of the input signal during the existence of the "ringing"pulse; 11 - calculator of the standard deviation of the integrated differences of the signals from the sensors 3, 4; 12 - microcontroller; 13, 14 - drives input signals; 15, 16, 17, 18 - decisive devices; 19, 20 - multipliers; 21 - loudspeaker; A, B - adjacent sections of the product pipeline, C - decision-making device; ΔC y, ΔC present - the increment of the recorded signal when a product pipeline at the site respectively leakage or changes related to the preparation of tapping; ε y , ε bp - set (acceptable) probabilities of false decisions provided by the device, N j , - the required number of accumulations to ensure detection of the corresponding emergency precursor with the probability of false decisions ε j , “Sin” - synchronization of operation (reset, start) of the adoption device solutions C, P (...) - probability density of the integrated differences of the signals from the sensors ΔE (t i ) at the moments t i .

Известно, что амплитуда сигнала на выходе датчиков 3, 4 содержит информацию о параметрах перекачиваемого продукта, характеристиках трубы и окружающей его среды [Буденков С.А. и др. Оценка возможностей метода акустической эмиссии при контроле магистральных трубопроводов // Дефектоскопия, 2000, №2, С.29-36]. Переизлучение упругих колебаний оболочки в жидкость определяется ее плотностью, турбулентная среда, которая представляет собой перекачиваемый продукт, порождает флуктуации амплитуды регистрируемых сигналов. Корни деревьев в ветреную погоду являются источниками упругих колебаний в почве, проникающими из окружающей среды в оболочку продуктопровода. Эти и ряд других источников неинформативных сигналов (шумов) определяют дисперсию амплитуд регистрируемых сигналов, поступающих на схему вычитания 7.It is known that the amplitude of the signal at the output of the sensors 3, 4 contains information about the parameters of the pumped product, the characteristics of the pipe and its environment [Budenkov S.A. et al. Evaluation of the possibilities of the acoustic emission method for monitoring pipelines // Defectoscopy, 2000, No. 2, S.29-36]. The reradiation of the elastic vibrations of the shell into the liquid is determined by its density, the turbulent medium, which is the pumped product, generates fluctuations in the amplitude of the recorded signals. The roots of trees in windy weather are sources of elastic vibrations in the soil, penetrating from the environment into the shell of the product pipeline. These and a number of other sources of non-informative signals (noise) determine the variance of the amplitudes of the recorded signals entering the subtraction circuit 7.

Импульсы от генератора 9 преобразуются в упругие колебания элементом 5, регистрируются датчиками 3, 4, вычитаются один из другого схемой 7, поступают через ключ 6 на интегратор 10, отсчеты получаемых интегралов разностей указанных импульсов поступают на схемы 11, 13, 14. Поскольку при распространении упругих колебаний по продуктопроводу происходит их задержка относительно возбуждаемых импульсов генератора 9, введена линия задержки 8 для управления ключом 6. Интегрирование получаемых разностей увеличивает отношение сигнал/шум, подавляются высокочастотные составляющие шумов.The pulses from the generator 9 are converted into elastic vibrations by element 5, recorded by sensors 3, 4, subtracted from one another by circuit 7, fed through key 6 to integrator 10, and the samples of the obtained integrals of the differences of the indicated pulses are sent to circuits 11, 13, 14. Since during propagation of elastic vibrations through the product pipeline, they are delayed relative to the excited pulses of the generator 9, a delay line 8 is introduced to control the key 6. Integration of the resulting differences increases the signal-to-noise ratio, they are suppressed high frequency components of noise.

На схему 11 возложена функция вычисления среднеквадратичного отклонения поступающих отсчетов σN:Scheme 11 is entrusted with the function of calculating the standard deviation of the incoming samples σ N :

σ N = 1 N t = 1 N ( t i t i + τ Δ U ( t ) d t m N * ) 2 , t i t i + τ Δ U ( t ) d t = Δ E ( t i ) ,

Figure 00000002
σ N = one N t = one N ( t i t i + τ Δ U ( t ) d t - m N * ) 2 , t i t i + τ Δ U ( t ) d t = Δ E ( t i ) ,
Figure 00000002

где N - число поступивших отсчетов в схему 11, ΔU(t) - сигнал на выходе схемы 7 в момент существования импульса на выходе схемы 8, τ - длительность импульса задающего генератора 9, m N *

Figure 00000003
- оценка математического ожидания ΔE(ti), которое при отсутствии предвестников ЧС устанавливается равным 0. Число N определяется по задаваемой точности определения σN схемой 11 с учетом количества импульсов, поступающих на ее вход со схемы 8.where N is the number of received samples in circuit 11, ΔU (t) is the signal at the output of circuit 7 at the moment of existence of the pulse at the output of circuit 8, τ is the pulse duration of the master oscillator 9, m N *
Figure 00000003
- an estimate of the mathematical expectation ΔE (t i ), which in the absence of emergency precursors is set to 0. The number N is determined by the specified accuracy of determining σ N by circuit 11, taking into account the number of pulses arriving at its input from circuit 8.

По завершению формирования значения σN включается в работу микроконтроллер 12. Его задача по заданным εy, εвр, ΔCy, ΔCвр и σN определить значения чисел накапливаемых сигналов ΔE(ti) для обнаружения соответствующих предвестников ЧС: «утечки» или «подготовка к установке врезки». В общем случае предвестников может быть больше, устройство на фиг.1 отражает случаи обнаружения обозначенных отклонений от нормы на одном из контролируемых участков A, B.Upon completion of the formation of the value of σ N, the microcontroller 12 is turned on. Its task is to determine the values of the numbers of accumulated signals ΔE (t i ) for the given ε y , ε bp , ΔC y , ΔC bp and σ N to detect the corresponding emergency precursors: "leakage" or "Preparation for setting the sidebar." In the general case, there may be more precursors, the device in Fig. 1 reflects the cases of detection of the indicated deviations from the norm in one of the controlled areas A, B.

Алгоритм работы микроконтроллера 12 можно пояснить с помощью изображенных на фиг.2 плотностей вероятностей сигналов ΔE(ti). При отсутствии их накопления (N=1) плотность вероятностей имеет вид Р(ΔЕ(ti), N=1). Шумы, порождаемые турбулентными пульсациями давления в перекачиваемом потоке, по своей природе имеют нормальный закон распределения вероятностей и при m N * 0

Figure 00000004
, характеризуются на выходе схемы 11 только дисперсией σ N 2
Figure 00000005
. Накопление независимых отсчетов i = 1 N Δ E ( t i )
Figure 00000006
увеличивает (согласно положениям теории вероятностей) среднеквадратическое отклонение обозначенной усредненной суммы в N
Figure 00000007
раз (см. фиг.2). В то же время накопление сигнала ΔCy·/(ΔCвр) увеличивает итоговый сигнал в N раз. Поэтому увеличивая N, можно в принципе выявить сколь угодно малый полезный сигнал ΔCj. Это известный вывод теории обнаружения сигналов. Применительно к рассматриваемой задаче не ясно, на каком количестве накоплений следует остановиться для ее решения.The operation algorithm of the microcontroller 12 can be explained using the signal density ΔE (t i ) shown in Fig. 2. In the absence of accumulation (N = 1) has the form of probability density P (? E (t i), N = 1). Noises generated by turbulent pressure pulsations in the pumped stream, by their nature, have a normal probability distribution law and for m N * 0
Figure 00000004
are characterized at the output of circuit 11 only by dispersion σ N 2
Figure 00000005
. Accumulation of Independent Samples i = one N Δ E ( t i )
Figure 00000006
increases (according to the provisions of probability theory) the standard deviation of the indicated average sum in N
Figure 00000007
times (see figure 2). At the same time, the accumulation of the signal ΔC y · / (ΔC bp ) increases the final signal by N times. Therefore, increasing N, it is possible in principle to reveal an arbitrarily small useful signal ΔC j . This is a well-known theory of signal detection. In relation to the problem under consideration, it is not clear how many accumulations should be stopped to solve it.

С физической точки зрения формирование шурфа на смежном участке (А или В) и подготовка обнажившейся трубы для установки приспособления для создания врезки ведет к резкому сокращению переизлучения распространяющихся колебаний по продуктопроводу в этой зоне и появлению положительного приращения ΔCвр в сечении регистрации (формулы для расчета этого приращения приводятся в [Меркулов Л.Г. Затухание нормальных волн в пластинах, находящихся в жидкости//Акустический журнал, 1964, т.Х, вып.2, С.206-211; Буденков Г.А. и др. Оценка возможностей метода акустической эмиссии при контроле магистральных трубопроводов//Дефектоскопия, 2000, №2, С.29-36]). При утечке окружающий продуктопровод грунт будет пропитываться вытекающим продуктом. В результате переизлучение распространяющейся энергии упругих колебаний увеличивается, сигнал на выходе системы регистрации уменьшается (-ΔCy). Существующие расчетные методики позволяют оценить значения ΔCвр и ΔCy. Но есть проблема обнаружить эти отклонения в условиях, когда отношение сигнал/шум на входе датчиков оказывается существенно меньше единицы. Единственно видимый путь решить обозначенную задачу - провести накопление малых отклонений ΔCвр, ΔCy. По условиям задачи допускается проведение нескольких тысяч накоплений и, следовательно, можно увеличить исходное отношение сигнал/шум до 50-60 раз. Противоположное требование: чем больше времени будет затрачено на реализацию операции накопления, тем больший объем грунта будет загрязнен вытекающим продуктом, т.е. интервал накопления следует уменьшить.From a physical point of view, the formation of a pit in an adjacent section (A or B) and the preparation of an exposed pipe to install a tool for creating an insert leads to a sharp reduction in the re-emission of propagating vibrations along the product pipeline in this zone and the appearance of a positive increment ΔC bp in the registration cross section (formulas for calculating this increments are given in [Merkulov LG, Attenuation of normal waves in plates located in a liquid // Acoustic Journal, 1964, vol. X, issue 2, P.206-211; Budenkov GA, et al. Evaluation of the capabilities of the method akus nical emission at the control trunk pipelines // Flaw 2000, №2, S.29-36]). In case of a leak, the soil surrounding the product pipeline will be saturated with the resulting product. As a result, the re-emission of the propagating energy of elastic vibrations increases, the signal at the output of the registration system decreases (-ΔC y ). Existing calculation methods allow us to estimate the values of ΔC BP and ΔC y . But there is a problem to detect these deviations in conditions when the signal-to-noise ratio at the input of the sensors is significantly less than unity. The only visible way to solve the indicated problem is to accumulate small deviations ΔC bp , ΔC y . According to the conditions of the task, several thousand accumulations are allowed and, therefore, it is possible to increase the initial signal-to-noise ratio up to 50-60 times. The opposite requirement: the more time will be spent on the implementation of the accumulation operation, the greater the volume of soil will be contaminated with the resulting product, i.e. the accumulation interval should be reduced.

Компромиссный вариант решения задачи просматривается при анализе фиг.2.A compromise solution to the problem is seen in the analysis of figure 2.

При решении задач обнаружения (распознавания) задаются приемлемыми для потребителя вероятностями ложных решений εврy) и пропуска цели. При накоплении сигнал увеличивается по закону NΔCвр(NΔCy), среднеквадратическое отклонение шумов - по закону N σ N

Figure 00000008
. Вероятность ложной тревогиIn solving the problem of detection (recognition) are set acceptable to the consumer the possibility of false solutions e spy) and passes the goal. With the accumulation of the signal increases in accordance NΔC Bp (NΔC y), the standard deviation of the noise - the law N σ N
Figure 00000008
. Probability of false alarm

Figure 00000009
ε j ± N j Δ C j ± P ( N j σ N ) d Δ E
Figure 00000010
.
Figure 00000009
ε j ± N j Δ C j ± P ( N j σ N ) d Δ E
Figure 00000010
.

При знании оценки энергии шумов σ N 2

Figure 00000011
(определяется экспериментально при каждом цикле принятия решений схемы 11), заданной вероятности ложных решений εj (например, 0,01) и расчетной оценке сигнала ΔCj, от предвестника ЧС при нормальном распределении P ( N σ N )
Figure 00000012
последовательное задание числа Nj позволяет определить его величину при решении приведенного уравнения. Эта функция возложена на микроконтроллер 12.With knowledge of noise energy estimates σ N 2
Figure 00000011
(determined experimentally for each decision-making cycle of scheme 11), the given probability of false decisions ε j (for example, 0.01) and the estimated signal ΔC j from the emergency precursor with a normal distribution P ( N σ N )
Figure 00000012
sequential task of the number N j allows you to determine its value when solving the above equation. This function is assigned to the microcontroller 12.

Найденные значения N1 и N2 поступают на устройство принятия решений с одновременным запуском его в рабочее состояние (сигнал «Син»). Соответствующие накопители 13 и 14 производят суммирование N1 и N2 входных отсчетов, при превышении этими суммами порогов N1ΔCy и N2ΔCвр решающие устройства 15, 16, 17, 18 формируют сигналы «Решение».The found values of N 1 and N 2 are supplied to the decision-making device with its simultaneous start-up (signal “Sin”). The corresponding drives 13 and 14 summarize the N 1 and N 2 input samples; when these sums exceed the thresholds N 1 ΔC y and N 2 ΔC bp, the resolving devices 15, 16, 17, 18 generate “Decision” signals.

Пороги принятия решений определяются числами N1 и N2, которые вычисляются по текущей дисперсии σ N 2

Figure 00000011
. Изменения режима перекачки, усиление ветра меняют показатель σN, а через него N1, N2. В результате поддерживается заданная вероятность ложных решений при обнаружении исходных изменений на продуктопроводе не ниже заданных при любых отклонениях параметров системы перекачки продуктов и погодных условий.Decision thresholds are determined by the numbers N 1 and N 2 , which are calculated by the current variance σ N 2
Figure 00000011
. Changes in the pumping mode, wind amplification change the σ N index, and through it N 1, N 2 . As a result, the specified probability of false decisions is maintained when the initial changes in the product pipeline are detected not lower than those set for any deviations in the parameters of the product transfer system and weather conditions.

Claims (1)

Способ обнаружения предвестников чрезвычайных ситуаций на линейной части подземных магистральных продуктопроводах, основанный на возбуждении в выбранном сечении оболочки трубы прозванивающих импульсов упругих колебаний, регистрации их на удалении от сечения возбуждения, накоплении определенного числа зарегистрированных импульсов в очередном цикле последовательно принимаемых решений, формировании эталонов предвестников чрезвычайных ситуаций и принятии решений по результатам сравнения результатов накопления с эталонами, отличающийся тем, что регистрацию импульсов проводят в двух сечениях оболочки продуктопровода, удаленных на одинаковые расстояния по обе стороны от сечения их возбуждения, результат накопления получают в виде суммы отсчетов интегралов от разностей этих импульсов, причем число накоплений Nj в цикле определяют в результате решения уравнения
Figure 00000013
,
где εj - вероятность ложных решений для j-го предвестника чрезвычайной ситуации, Nj - число накоплений для j-го предвестника чрезвычайной ситуаций; ΔCj - расчетная оценка уровня ожидаемого сигнала в точках регистрации,
Figure 00000014
- нормальная плотность вероятностей с нулевым математическим ожиданием, σΔE - среднеквадратичное отклонение регистрируемых отсчетов указанных интегралов ΔE, в качестве эталонов используют уровни ±NjΔCj, а решение о появлении j-го предвестника чрезвычайной ситуации принимают при превышении накопленного за цикл результата установленных для него эталонных уровней, причем решение «Врезка» трансформируют в сигнал тревоги через установленный на каждом участке громкоговоритель, а сигналы всех принимаемых решений передаются на мнемосхему в службу безопасности по каналам телемеханики.
A method for detecting emergency precursors on the linear part of underground trunk pipelines, based on the excitation of ringing pulses of elastic vibrations in a selected section of the pipe shell, registering them at a distance from the excitation cross section, accumulating a certain number of recorded pulses in the next cycle of sequentially taken decisions, forming standards for emergency precursors and making decisions on the results of comparing the results of accumulation with standards, excellent schiysya that pulses registration is performed in two sections of the shell product pipeline removed at the same distance on both sides of the cross section of the excitation, the result of accumulation is obtained as the sum of the integrals of counts on the differences of these pulses, the number of accumulations N j in the cycle is determined by solving the equation
Figure 00000013
,
where ε j is the probability of false decisions for the j-th harbinger of an emergency, N j is the number of accumulations for the j-th harbinger of an emergency; ΔC j - estimated estimate of the level of the expected signal at the registration points,
Figure 00000014
is the normal probability density with zero mathematical expectation, σ ΔE is the standard deviation of the recorded samples of these integrals ΔE, the levels ± N j ΔC j are used as standards, and the decision on the occurrence of the j-th harbinger of an emergency is made when the result set for the cycle is exceeded reference levels, and the “Insert" solution is transformed into an alarm signal through a loudspeaker installed in each section, and the signals of all decisions made are transmitted to the mnemonic circuit in security service via telemechanics channels.
RU2013115545/28A 2013-04-05 2013-04-05 Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline RU2523043C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115545/28A RU2523043C1 (en) 2013-04-05 2013-04-05 Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115545/28A RU2523043C1 (en) 2013-04-05 2013-04-05 Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2523043C1 true RU2523043C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115545/28A RU2523043C1 (en) 2013-04-05 2013-04-05 Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523043C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676386C1 (en) * 2018-01-23 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" Method for detecting unauthorized impact on pipeline

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416724A (en) * 1992-10-09 1995-05-16 Rensselaer Polytechnic Institute Detection of leaks in pipelines
RU2089896C1 (en) * 1994-05-24 1997-09-10 Николай Николаевич Горохов Method of examination of defects of pipe-lines and device for its implementation
WO2002070946A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Gas Research Institute In-ground pipeline monitoring
RU2193771C2 (en) * 1999-07-19 2002-11-27 Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых технологий Procedure diagnosing and testing quality of material of pipe- line
RU2271446C1 (en) * 2004-07-27 2006-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПетроЛайт" Vibroacoustic elongated object characteristics monitoring device
RU2350833C1 (en) * 2008-01-15 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет) Method for control and diagnostics of pipeline condition

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416724A (en) * 1992-10-09 1995-05-16 Rensselaer Polytechnic Institute Detection of leaks in pipelines
RU2089896C1 (en) * 1994-05-24 1997-09-10 Николай Николаевич Горохов Method of examination of defects of pipe-lines and device for its implementation
RU2193771C2 (en) * 1999-07-19 2002-11-27 Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых технологий Procedure diagnosing and testing quality of material of pipe- line
WO2002070946A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Gas Research Institute In-ground pipeline monitoring
RU2271446C1 (en) * 2004-07-27 2006-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПетроЛайт" Vibroacoustic elongated object characteristics monitoring device
RU2350833C1 (en) * 2008-01-15 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет) Method for control and diagnostics of pipeline condition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676386C1 (en) * 2018-01-23 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" Method for detecting unauthorized impact on pipeline

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102189240B1 (en) Fuel leakage monitoring apparatus and method in pipe line
US10401254B2 (en) Method and system for continuous remote monitoring of the integrity of pressurized pipelines and properties of the fluids transported
Misiunas Failure monitoring and asset condition assessment in water supply systems
CN101592288B (en) Method for identifying pipeline leakage
Watanabe et al. Detection and location of a leak in a gas‐transport pipeline by a new acoustic method
WO2014050618A1 (en) Defect analysis device, defect analysis method, and program
JPWO2014050619A1 (en) Defect analysis apparatus, defect analysis method and program
GB2421311A (en) Assessing the size of a leak in a pipeline by detecting leak noise and pressure
CA2909902C (en) Method for evaluating acoustic sensor data in a fluid carrying network and evaluation unit
GB2545441A (en) System for monitoring and/or surveying conduits
JP7052869B2 (en) Leakage investigation equipment, leak investigation methods, and programs
Zahab et al. An accelerometer-based real-time monitoring and leak detection system for pressurized water pipelines
RU2523043C1 (en) Method of detecting emergency situation precursors on linear part of underground main product pipeline
EP3710804B1 (en) System and method of remote monitoring of the integrity of pressurised pipes by means of vibroacoustic sources
WO2013190728A1 (en) State determination device for structure and state determination method for structure
Yazdekhasti et al. Optimal selection of acoustic leak detection techniques for water pipelines using multi-criteria decision analysis
RU2463590C1 (en) Method of detecting changes in parameters of medium surrounding buried main product pipeline
RU2626583C1 (en) Method for detecting and classifying changes in parameters of pipeline jacket and its environment
WO2014157539A1 (en) Defect analysis device, defect analysis method, and program
Epiphantsev An acoustic method for diagnostics of the state of underground pipelines: new possibilities
Bentoumi et al. Welsh DSP estimate and EMD applied to leak detection in a water distribution pipeline
KR20060012556A (en) Third-party damage monitoring method by psd/csd analysis
US8050414B2 (en) Robust pipe-strike pulse detector
Olugboji Development of an impact monitoring system for petroleum pipelines
RU2676386C1 (en) Method for detecting unauthorized impact on pipeline

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150406