长输管线泄漏监测系统原理及应用

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长输天然气管道智能监测预警系统设计与应用

长输天然气管道智能监测预警系统设计与应用

文章编号:2095-6835(2023)22-0165-04长输天然气管道智能监测预警系统设计与应用延旭博(河北省天然气有限责任公司,河北石家庄050000)摘要:管道线路安全是长输天然气管网运行管理的难点,其安全防控技术和体系仍处于起步阶段。

除加强传统的巡护、检测工作外,还需要积极引进新的监控技术手段提前进行预防,依托快速发展的4G/5G、人工智能、智能视频监控、光纤预警等多种手段实时监测,对第三方破坏和违法占压行为提前预警,从而降低管网系统的安全风险。

关键词:长输管道;智能监测预警;视频监控;预警系统中图分类号:TP29文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.22.047长输天然气管网是连接上游油气管网和下游天然气用户的纽带和中间环节,其安全运行对能源保障和民生都有重要意义。

随着经济发展,城乡建设加快,长输天然气管网周边高后果区明显增多,一旦发生破坏事故,将会严重影响周边安全和下游用户的能源供给。

为弥补传统人工巡检空窗期长、时效性差的不足,在管道沿线加装智能视频监控、光纤预警设备及环境参数采集等设备,并结合大数据、人工智能分析等手段,开发长输管道智能监测预警系统[1],全时全天候监控第三方在管线周边实施灵活机动的机械挖掘、地勘钻探和定向穿越等影响管道安全的高危作业,可在管道遭遇实质性破坏之前给出报警信息,为管道安全巡护提供指导。

1智能监测预警系统设计思路1.1长输管道的安全风险长输天然气管道管理的主要依据和规范有《石油天然气管道保护法》《油气输送管道完整性管理规范》《关于加强油气输送管道途经人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》《压力管道定期检验规则—长输管道》等。

上述法律、规范对于管道的线路安全,特别是对高后果区段管道提出了明确要求:要采取有效的措施,降低高后果区的风险,严格控制高后果区增加,同时提升风险处置能力。

管道面临的主要风险有以下3个方面:①第三方施工破坏。

浅析天然气长输管线泄漏检测的方法

浅析天然气长输管线泄漏检测的方法

目前泄漏检测的常见技术长输管道泄漏检测的常用方法有负压波检测、声波检测、地面间接检测以及光纤传感器检测等。

负压波检测在管道突然发生泄漏时,由于泄漏部位会产生向上下游传播的减压波,称之为负压波。

如果在管道两端设置压力传感器检测到负压波,就可以判断泄漏,并通过计算管道两端压力传感器接收到负压波的时间差,就可以对泄漏点进行定位。

声波检测当管道发生泄漏时,在泄漏点处会产生噪声。

通过管道两端设置好的声波传感器可以接受到这种声波,从而检测泄漏,并通过管道两端声波传感器接受信号的时间差来定位泄漏点的位置。

地面间接检测地面间接检测主要有热红外成像、探地雷达等几种方法。

光纤传感器检测光纤传感器检测管道泄漏的方法是根据管道中输送的热物质泄漏会引起周围环境温度的变化,利用分布式光纤温度传感器连续测量沿管道的温度分布,当沿管道的温度变化超过一定的范围,就可以判断发生了泄漏。

管道泄漏检测方法的对比负压波检测当管道发生泄漏时,泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降,在流体中产生一个瞬间负压波,负压波沿管道上下游传播,由于管道的波导作用,负压波可以传播数10km,根据负压波到达上下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度,可以计算泄漏位置,由于负压波有效距离长、安装简单以及成本较低,目前在过国内应用较为广泛。

但负压波检测也有其自身缺陷:对泄漏量要求很大,负压波能迅速检测出泄漏量河大的泄漏,对小泄漏量的检测没有效果。

此外负压波检测无法应用在天然气管道上,原因是天然气管道上,如果发生泄漏,泄漏处的压缩气体迅速扩张,不产生可以检测到的负压波,因此无法检测天然气管线的泄漏。

声波检测当管道发生泄漏时,在泄漏点处会产生噪声,噪声沿管道向两端传播,通过在管道两端设置好的传感器可以接受这种声波,从而探测泄漏,同时根据传感器接受到声波的时间差可对泄漏点进行定位。

管道声波泄漏监测系统具有快速高效、反应灵敏、定位精确、误报率极低、操作简便以及安装便利等显著特点,相比负压波技术,声波技术成熟且先进,比如在气体管道、海底管道、多相流管道上负压波法不能解决问题或者效果很差,但声波技术可以轻松解决任何介质的压力管道;即使是面对液体(原油成品油)管道,声波的指标也明显领先,定位精度约为100m内,误报率约为负压波的1/10。

长距离输水管道漏损及水锤在线监测系统设计

长距离输水管道漏损及水锤在线监测系统设计

144数据库技术Database Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering管道安全监测一直是市政给排水领域关注的重点,特别是长距离输水管道,多为“城市生命线工程”,由于其口径超大、压力高的特点,一旦发生事故不仅会造成大量水量浪费,还会影响正常的输水、供水,产生的经济与社会影响不可估量。

目前管道安全监测主要依靠被动巡检,单纯依靠检漏设备和技术人员,缺乏有效性和及时性。

而在线式的主动监测手段相对较为匮乏,目前应用于实际工程案例中的在线式监测手段以压力法、流量法为主,其主要功能为实现大水量爆管预警和定位,无法全面掌握管网运行的安全健康状况,这与管网信息化、智慧化的发展要求不相符。

因此寻找一种全面、及时且有效的管道安全在线监测系统成为完善市政供水长距离输水管道设计迫在眉睫的任务[1]。

1 常规的管道在线监测系统急需解决的问题1.1 长输管道漏损监测及定位问题管道漏损是供水行业普遍存在的问题,管道一旦发生漏水,严重时会干扰市民的正常用水和生活,同时对于供水企业来说,水量损失意味着增加了供水成本,对企业的经济效益和社会效益造成直接影响。

目前常规的管道在线监测系统主要是根据在线检测的压力和流量数据进行漏损监测及定位的模型方法,而这些模型基本都适用于虚拟的理想管网,当应用于实际管网时,会因为测量数据不足、测量误差及水力模拟误差等问题而影响模型的精度,导致定位偏差大、无法反映管道微小漏损等问题。

1.2 长输管道水锤安全监测问题水锤是压力管道中由于流体的惯性作用而引起管道内流体产生流速的急剧变化进而造成管道内的压强急剧升高或降低交替变化的一种水力过渡现象,是造成输水管道破坏的主要原因,其演变过程如图1所示。

目前普遍采用在管道沿线设置防水锤型空气阀的方式来消除水锤的产生,但是水锤防护装置是否达到预期的效果,目前国内仍没有相应在线监测手段,运行过程中管道内是否有危害性的水锤无从得知。

管道泄漏监测系统技术方案

管道泄漏监测系统技术方案

管道泄漏监测系统技术方案1.综述1.1.光纤传感简介激光光纤传感法的监测原理为管道泄漏引起附近的光纤温度变化,最终通过激光技术来探测引起光纤感温的部位,采用软件分析激光的变化特性从而确定管道泄漏的部位。

传感器为光纤,目前的一般探测长度可达到30km--60km。

当光纤传感器受到温度变化、物体运动(比如径向或轴向压缩、拉伸和弯曲等)或声信号(如应变波或声发射波)的扰动时,传感器的响应将是扰动引起光纤敏化部分的函数。

目前光纤传感器的响应频率范围为0.1Hz~100kHz。

基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统利用通信干线光缆中的2芯作为基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统的传感兼通信光纤,和管线同沟埋地敷设,与管道间距≤500mm;探测专用线具有耐高温的特点,可以用于高温环境下的通信和温度监测。

管道泄漏监测系统可以监测输油管道、天燃气管道的泄漏,并提出预警,使工作人员可以及时采取措施,防止危险行动进一步发生。

管道泄漏监测系统的传感器是光学器件,不受电磁干扰,因此该系统测试灵敏度较高,同时可使用现有直埋通信系统光缆进行监测,大大降低工程费用。

1.2.管道泄漏监测系统技术介绍光纤具备造价低廉、耐腐蚀、长距离敷设无须现场供电等优点,监测原理采用基于分布式光纤传感技术。

利用基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统可连续监测沿光缆方向管道的温度变化情况确定发生泄漏的部位。

基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统利用光纤的布里渊散射原理,针对各种事件引起的土壤温度不同的特点,通过对各种事件引起的土壤温度变化的捕捉分析来判断和报告各种事件的发生,及时提醒工作人员到现场了解情况,从而阻止事件的进一步发展。

管道泄漏监测系统,利用通讯光缆作为探测工具,由光纤测温主机(光纤线型感温探测器AP658-03B、管道泄漏监测系统、服务器、机柜)和探测专用线(铠装光缆)等部分组成,可实时的不间断的监测天然气管道泄漏危害现象,并能准确无误的指出泄漏或发生故障的地段,确保传输的安全。

谈长输油气管道的泄漏检测和定位问题

谈长输油气管道的泄漏检测和定位问题

谈长输油气管道的泄漏检测和定位问题长输油气管道是能源运输的重要通道,也是国家经济运行的重要组成部分。

长输油气管道由于运行环境复杂、管道老化等原因,一旦发生泄漏就会对环境安全和人民生命财产造成重大危害。

对长输油气管道的泄漏检测和定位技术的研究变得尤为重要。

长输油气管道泄漏检测的原理主要有两种,一种是基于泄漏物质传播过程的监测技术,另一种是基于管道运行参数异常的监测技术。

在实际应用中,一般采用这两种技术相结合的方式进行泄漏检测。

泄漏物质传播过程的监测技术是通过对管道周围环境空气、土壤、地下水等介质中泄漏物质的浓度和分布进行监测,从而判断管道是否发生泄漏,并且可以确定泄漏位置。

而基于管道运行参数异常的监测技术则是通过对管道流体的流量、压力、温度等参数进行实时监测,并与正常运行状态相比较,一旦发现异常即可判断是否有泄漏。

在泄漏检测技术中,传感器是关键的设备,能够对泄漏物质进行敏感检测,并将检测到的信号传输给监测系统进行处理和分析。

常用的传感器有红外气体传感器、紫外光谱传感器、振动传感器等,它们能够对不同种类的泄漏物质进行高效、准确的监测。

还可以通过无人机、卫星遥感等技术进行泄漏监测,这些高新技术对于大范围、复杂地形的管道监测起到了积极的作用。

一旦发生泄漏,尽快准确地定位泄漏点对于及时采取应急措施至关重要。

目前,泄漏点定位技术主要包括声音定位法、红外热像图像法、气味探测法等。

声音定位法通过监测泄漏时产生的声波来确定泄漏位置,但受环境噪音干扰较大;红外热像图像法则是通过红外热像仪拍摄管道周围的热像图,并通过分析温度异常区域来确定泄漏位置;气味探测法则是利用人工添加的气味剂或者管道本身泄漏出的气味来进行定位,但受气味的传播距离限制。

这些技术各有优劣,需要根据具体的情况进行选择和结合使用。

除了定位技术之外,管道泄漏还需要对泄漏点进行修复,这就需要精准的定位技术来指导施工。

目前,自动化技术在管道泄漏定位与修复中得到了广泛的应用,通过激光测距仪、GPS导航、无人机等设备能够辅助施工人员准确地找到泄漏点,并进行精细的修复工作。

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究1. 引言1.1 研究背景近年来,随着石油和天然气资源的逐渐枯竭,油气长输管道的建设和运营显得越发重要。

由于长输管道的跨越地域广阔、运行环境复杂,管道泄漏成为了一个不可忽视的问题。

传统的泄漏检测技术存在着检测精度不高、反应时间慢、覆盖范围有限等缺点,不能满足实际需求。

随着科技的不断发展,分布式光纤传感技术的应用在油气长输管道泄漏检测中逐渐受到关注。

分布式光纤传感技术利用光纤传感器在管道内部布设,通过监测光信号在光纤中传输过程中的变化来实现泄漏的检测。

该技术具有泄漏位置精确、反应时间快、覆盖范围广等优点,能够提高泄漏检测的准确性和效率。

鉴于上述背景,本文旨在研究分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术,探讨其在油气长输管道安全管理中的应用前景,为提高管道运行安全性和减少泄漏事故的发生提供技术支持。

1.2 研究目的研究目的是为了提高光纤油气长输管道泄漏检测的准确性和效率,保障油气管道运行安全和稳定。

通过对分布式光纤传感技术原理的探讨和应用,旨在研究泄漏检测技术的先进性和可靠性,为油气长输管道的监测和维护提供科学依据和技术支持。

本研究旨在解决传统油气管道泄漏检测方法存在的局限性和不足,尝试探索新的泄漏预警技术和算法,提高油气管道泄漏的预警能力和敏感性。

通过对泄漏预警技术的探讨和研究,希望能够实现对油气管道泄漏事件的及时发现和快速响应,最大程度地减少事故损失,保护环境和人民的生命财产安全。

1.3 研究意义分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的研究意义在于弥补传统油气管道泄漏检测技术在准确性和实时性方面的不足,提高油气管道的安全性和可靠性。

由于油气长输管道覆盖范围广泛、管道长度长、管道走向复杂,一旦发生泄漏事故,往往会造成严重的环境污染和经济损失。

研究分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术,对于及时发现管道泄漏点、准确判断泄漏位置、预警可能的事故风险,具有重要的实用价值和社会意义。

泄漏检测系统在输油管道中的应用

泄漏检测系统在输油管道中的应用

在 发 生 泄 漏 时 , 时 报 警 , 确 定 位 , 且 及 准 而 适应 性 强 , 于 维 护 。 便
1 输油管道泄漏检测方法
2 世纪 8 年代 , O O 清华大 学 、 津 大学 、 天 石
针对 我 油 田某 输 油 管 道 分 布 状 况 和 管 MI 一 4 4 功 能数 据 采集 卡 , 经信 号 O 6E 多 再
漏的发生。
杂 , 道 腐 蚀 、 为 破 坏 和管 道 自身 缺 陷 等 漏 。 管 人
2 泄漏检测系统技术指标
系统 误 报 率 : ≤2% 。 系统 漏 报 率 : % 。 ≤1 泄漏 检 测 灵敏 度 : 流 量 ≥1 5 总 . %的 泄 漏 可 发 出 正 确 的 报 警 提 示 报 警 反 应 时 间 : 10 。 ≤ 2秒
中心 监 控 系 统 设 在 末 站 控 制 中 心 , 由
数据 服务 器 、 网络 通讯 设 备 、 S授时 系统 、 GP 监控 系统软 件 等构 成 。 要功 能 为 : 收 各 主 接 监测 点 监 控 客 户 端 h传数 据 , 行 综 合 分 进
挥 着愈 来愈 重 要 的 作 用 , 已被 广 泛 应 用 于 行 时 提 取 各 工 艺 参 数 , 建 立 一 个 静 态 模 并 年 底 , 国 已建 油 气 管 道 的总 长 度达 7 5 我 . 万 公里 。 由于 管 道 运 输 距 离 长 , 经 地 形 复 途 多 种 原 因都 会 造 成管 道 内 介 质 泄 漏 , 别 特 是 近 年 来 , 于不 法 分 子 打 孔 盗 油 以 及腐 由 蚀 穿 孔 造 成 的 输 油 管 道 泄 漏 事 故 屡 有 发
4. 2子 站监 控 系统 设 置 2.

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究1. 引言1.1 研究背景随着油气资源的开发和利用不断增加,油气长输管道成为了一项重要的能源运输通道。

由于管道运输的高压、高速和长距离特点,一旦发生泄漏事故将会对环境造成巨大的破坏。

如何及时准确地检测并预警管道泄漏成为了油气长输管道安全运行的关键问题。

传统的油气管道泄漏检测方法主要依靠人工巡检、定点监测和阀门控制等手段,存在着依赖性强、监测范围有限、反应时间长等不足。

而分布式光纤传感技术的发展为解决这一问题提供了新的思路。

利用光纤传感技术可以实现对油气管道的实时监测,可以实时监测管道的温度、压力和形变等参数的变化,从而及时发现管道泄漏的异常信号。

研究分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

通过对光纤传感技术在油气管道监测中的应用、分布式光纤油气长输管道泄漏检测技术、预警技术研究进展等方面进行深入研究,可以为提高油气长输管道的安全性和可靠性提供重要技术支撑。

1.2 研究目的研究目的是通过分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的研究,提高油气管道的安全性和可靠性,减少泄漏事故的发生,保护环境和人员生命财产安全。

具体目的包括:1. 探究分布式光纤传感技术在油气管道监测中的应用效果,验证其在实际工程中的可行性和有效性。

2. 开发创新的分布式光纤油气长输管道泄漏检测技术,提高泄漏检测的灵敏度和准确性,及时发现管道问题并采取措施。

3. 研究和优化油气管道泄漏预警技术,探索实现泄漏事故的提前预警和准确预测,有效降低事故损失。

4. 探讨泄漏检测与预警技术的融合应用,探索更加全面和完善的管道安全管理方案。

5. 分析技术创新与发展趋势,为相关领域的技术进步提供参考和借鉴,推动行业的发展与进步。

通过以上研究目的的实现,将为分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的应用提供理论基础和技术支撑,为保障油气管道运行安全和环境保护作出贡献。

1.3 研究意义石油和天然气资源是世界上最重要的能源资源之一,长输管道作为石油和天然气的主要运输方式,在能源供应链中起着至关重要的作用。

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长输管线泄漏监测系统原理及应用摘要:文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析,对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。

针对油田输油管道防盗监测问题,指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位,并介绍了华北油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。

关键词:输油管道泄漏监测防盗北京昊科航科技有限责任公司2012-9-24近年来,受利益的驱动不法分子在输油管线打孔盗油,加上管道腐蚀穿孔威胁,管道泄漏事件时有发生一旦引起大的火灾爆炸环保事故,后果不堪设想。

为努力维护管道安全,已经投入了大量的人力物力,但形势仍十分严峻。

采用合适的管道泄漏在线监测系统,则能够实时细致了解管线输油工况变化,便于及时发现泄漏位置,以便及时发现泄漏,尽早采取相应的措施,将损失危险降到最小程度;同时减少了巡线压力,降低了职工劳动强度。

因此,输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。

先进的管道泄漏自动监测技术,可以及时发现泄漏,迅速采取措施,从而大大减少盗油案件发生,减少漏油损失,具有明显的经济效益和社会效益。

1. 国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用,美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。

输油管道检漏方法主要有三类:生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法这是一种传统的泄漏检测方法,主要是用人或经过训练的动物(狗)沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等,这种方法直接准确,但实时性差,耗费大量的人力。

1.2 硬件方法主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等,直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化,如用沿管道铺设的多传感器电缆。

声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音,声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播,声音检测器检测出这种波而发现泄漏。

如美国休斯顿声学系统公司(ASI)根据此原理研制的声学检漏系统(wavealert),由多组传感器、译码器、无线发射器等组成,天线伸出地面和控制中心联系,这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。

气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走,对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据,通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。

国外公司非常重视输油管道的安全运行,管道泄漏监测技术比较成熟,并得到了广泛的应用。

壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统,ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的,利用优化序列分析法(序列概率比试验法)测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏,同时兼有先进的图形识别功能。

该系统能够检测出 1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统,主要靠人工沿管线巡视,管线运行数据靠人工读取,这种情况对管道的安全运行十分不利。

我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道,但只是近两年才真正取得突破,在生产中发挥作用。

清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。

如:中洛线(中原—洛阳)濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统(压力波法),东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统(以负压波法为主,结合压力梯度法)进行了现场试验。

2.管道泄漏监测技术难点管道泄漏监测说到家只有一个难题:就是“狼没来系统却老是喊狼来了,狼真的来了他又不说话了”,为什么会这样?因为不知道什么是泄漏。

HKH管道泄漏监测系统是一种量身定做的监测系统。

因为管道工作过程千差万别,没有一个固定不变的模型可以套用。

这种技术不是让所有不同工况的管道去适应一种固定的泄漏监测程序,而是让监测系统去学习管道的特征,让监测系统去适应去认识每一条具体的管道。

这一特点决定了开发调试工作的难度很大,也决定了每一条管道最终都会有一套最适应其工艺特点的泄漏监测系统。

这也是HKH系统适应各种管道泄漏监测而几乎不误报警的原因。

3.管道泄漏监测系统各种方法及特点因监测方法应用原理不同使其在实际生产过程中的漏点监测、定位方法有较大差异。

质量分析法和体积分析法都是针对管道内流体的量来确定管道是否发生泄漏,其缺点是只有管道内的流体发生一定量的泄漏后才能确认管道出现泄漏工况。

电磁监测法在管道测漏应用过程中其属于非在线实时监测,监测过程需要巡线人员携带信号监测器进行监测,其突出的特点是在管道未发生泄漏的情况下可以发现管道载阀位置,确定载阀或穿孔位置较为准确,并进行及时处理,其不足是:3.1 需要两名巡线人员操作监测器沿管线进行检测。

3.2 电磁信号与管道的保温层、防腐层、绝缘层的破损情况以及载阀的现场情况有关,保温层、防腐层、绝缘层的破损情况越严重,电磁信号衰减越迅速,管道测漏的有效距离将缩短。

3.3 有效检测距离较短,一般在5km左右,如增加检测距离需要借助管线阴极保护桩或在管道上增加信号点。

3.4 电磁监测法属于非实时监测,其不能实现在线实时管道泄漏监测。

3.5而常规负压力波法,需人工设定一个压力差(流量差)值,利用管道压力差(流量差)进行判断,每年数百次以上误报警或漏报(小泄漏报不了警)。

HKH系统是一套全自动实时管道监测系统网络,它与同类产品相比具有每年无误报警或几次误报警的低误报警率,无漏报,定位精度高,监测范围大,灵敏度高等优点。

4. HKH管道泄漏监测系统介绍HKH系统是一套基于模糊神经网络的人工智能型管道泄漏监测系统软件。

它克服了传统方法的不足之处,能够在多种复杂情况下对各种管道大小泄漏进行及时报警和准确定位。

这是学习型系统,它通过短期的试运行就可以对管道的情况有一个全面的了解,试运行后系统可以识别什么是管道正常工作(如站内进行启泵,停泵,调节输出量大小等操作),什么是泄漏。

如果管道发生的是少量的渗油,只要到达瞬时流量的0.5%系统就会报警,以上这些都是系统自动完成的,不需要人工设定。

HKH系统采用国家专利的误差消除技术,真正实现了泄漏量大于瞬时流量的0.5%时准确报警,不仅实现了同类技术做不到的自动报警、自动定位,而且比同类技术手工定位精度还要高的多。

系统在大于3%以上的泄漏时定位误差仅几十米,在泄漏量大于瞬时流量的0.5%时定位误差范围在+/-100m,而负压力波法在这个区间连泄漏都发现不了,更谈不上定位了。

负压力波法在较大泄漏条件下手工定位精度小于管道长度×0.5% + 100m,也就是说管道越长误差就越大。

HKH系统监测能力只与可检测的信号有关,与输油状态无关,只要有信号就行,在管道停输的状态下也可以报警,对监测管段长度几乎没有限制,目前已有单段130KM案例,而负压力波法的监测长度为每段小于60KM。

HKH系统泄漏灵敏度指标为瞬时流量的0.5%,是自动实现的,没有设定值;负压力波法的指标为0.5%--5%,是人为设定的,必须大于压力波动值。

由于管道压力波动都比较大,所以,实际使用灵敏度都在5%以上,两者指标十倍之差。

HKH是全自动系统,误报警或漏报警是系统问题,而负压力波法靠人工识别泄漏排除误报警和定位,误报警或漏报警或者定位不准都是要由值班人员承担责任的。

HKH系统安装方便,快捷,只需把所要监测管道两端的压力与流量信号通过很短的电缆线传到各自值班室即可,系统可以选择任何通讯方式自动进行数据交换。

还可以对系统进行即时远程维护。

5. HKH管道泄漏监测系统工作原理HKH管道泄漏监测报警定位系统是一种新颖的人工神经网络技术,是以模仿人类大脑拓扑结构开发的软件,将网络思想与模糊逻辑推理思想相结合,形成模糊神经网络。

在这种网络中,在采集的流量压力数据中筛选出次声波的数据,将抽取的次声波数据样板分成若干个单元,各单元表示管道不同的工作状态,单元之间的连接权表示相应模糊概念之间的因果关系。

这种网络可以表达人们积累的知识,同时,它在工作中通过自学习又不断的积累和更新已有的知识。

因为管道绝大多数时间是不会泄漏的,这就给网络学习提供了充分的条件,所以知道了什么是正常工作不该报警,也就识别出了什么是泄漏,因此,这种方法不需建立泄漏模型库,不必进行复杂费时的规则搜索、推理,而只须通过高速并行分布计算就可产生正确的输出结果。

毫无疑问,网络结构模型是核心技术。

目前,神经网络结构的设计全靠设计者的经验,由人事先确定,还没有一种系统的方法来确定网络结构。

但是,采用遗传算法可以优化神经网络结构,从而使管道泄漏的识别能力得以极大的提高。

下图中的蓝色线就是模糊神经网络的输出曲线,从图可以看出,尽管流量、压力变化很大,在不发生泄漏时蓝色曲线几乎是一条直线,它只在极小的范围波动,一旦发生泄漏,它就立刻变大,其大小随着泄漏量波动,而与当时的管道压力、流量没有关系。

若没有网络输出曲线作为判别依据,识别出这样的泄漏几乎是不可能的。

HKH3.0版软件在各条管道应用中的突出表现,已经充分地证明了它的优越特性。

6. HKH管道泄漏监测系统数据采集方案方案一:为了不影响原有的SCADA系统、提供系统的可靠性,计划采用在PLC数据采集系统前端加装信号分配器的方式将已存在的信号一分为二,一路供站内SCADA系统使用,另一路供管道泄漏监测系统分析使用。

信号分配器本方案计划在中控室安装管道泄漏监控专用服务器1台,Web服务器一台。

在各沿线相关站分别安装HKH-GT数据采集系统、信号隔离设备。

使现场一次仪表的信号通过隔离后进入HKH-GT数据采集系统,软件通过现有局域网与各站采集系统通信,读取数据,实现全网数据分析。

方案二:泄漏监测系统也可以和SCADA系统的PLC进行直接通信,可采用OPC或MODBUS 等协议通过只读的方式访问PLC内部寄存器地址,具体通信协议可根据现场PLC配备情况进行协商,这种方式较信号隔离的方式更为简洁、易于实现,且工期短,可靠性和安全性也不会受到任何影响。

下面是通信原理图,供参考:7.HKH管道泄漏监测系统在华北油田的应用华北油田采油五厂辛集采油作业区所属“晋95采油站——荆二联”原油管道长度约4.2公里,管径114毫米,埋深1米。

此管道日常输油时,仪表数据显示不稳定,输差时大时小,疑有安全隐患却找不到泄漏点。

2011年初厂领导决定安装HKH泄漏检测系统,2011年9月,系统安装调试完毕,在试运行的两周内,便发生泄漏两次,由于报警及时、定位准确,成功抓获了盗油分子,作业工区领导和员工都表示很满意。

采油五厂随即决定在“深州——楚一联”原油管道上也安装我公司的监测系统。

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