專利名稱：便攜式管道泄漏檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管道檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式管道泄漏檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
我國油氣管道安裝的實(shí)時(shí)泄漏檢測(cè)裝置主要依賴f管路兩端采集到的瞬變信號(hào)而設(shè)計(jì) 的，其中瞬變信號(hào)包括瞬時(shí)壓力變化、瞬時(shí)流量變化等，其中最重要的是瞬時(shí)壓力變化信號(hào)。 如中國發(fā)明專利申請(qǐng)第96121000.1、 99107241.3號(hào)及中國實(shí)用新型專利申請(qǐng)第02235420.4號(hào) 等。這些檢測(cè)方法主要是基于管道內(nèi)流體的壓力、流量變化或負(fù)壓波來判斷是否存在泄漏事 故，雖然這些方法對(duì)于管道內(nèi)流體的壓力、流量的大規(guī)模突發(fā)性變化比較敏感，可以有效地 檢測(cè)出人為或正常的泄漏事故，但是，由于有些管道在安裝泄漏檢測(cè)裝置就有可能之前已經(jīng) 遭到了意外的破壞，或者在隱蔽處輸油管道中產(chǎn)生支路，這些支路大部分時(shí)間是常開的，因 此不會(huì)使輸油管道中的流量和壓力產(chǎn)生較大的波動(dòng)，這樣即使在該管道上安裝了常規(guī)的泄漏 檢測(cè)裝置也無法檢測(cè)到泄漏點(diǎn)，此外，在輸油管路采用緩慢放油的過程，或其支管相對(duì)輸油 管道很細(xì)，常規(guī)的泄漏檢測(cè)裝置也無法檢測(cè)到該類泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的提供了一種便攜式管道泄漏檢測(cè)方法及裝置， 通過獨(dú)立地完成子站的作用，獨(dú)立地采集數(shù)據(jù)并完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，實(shí)吋監(jiān)測(cè)管道的 泄漏，通過無線通訊使其與相鄰子站之間，與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，逐漸縮短檢測(cè)線 路，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)力度，以達(dá)到靈敏檢測(cè)管路泄漏的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置包括采集模塊、信號(hào)調(diào)理板、A/D模塊、ARM處理器、
FLASH模塊、鍵盤顯示設(shè)備和CDMA模塊，其中采集模塊包括壓力變送器和振動(dòng)傳感器。
該裝置中壓力變送器的輸出端和振動(dòng)傳感器的輸出端同時(shí)連接信號(hào)調(diào)理板的輸入端；信
號(hào)調(diào)理板的輸出端連接到A/D模塊；A/D模塊連接A脂處理器；FLASH模塊、鍵盤顯示設(shè)備的
輸出端和CDMA模塊的輸出端分別連接ARM處理器。
一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，步驟如下
步驟l、從壓力變送器采集瞬變壓力信號(hào)，壓力信號(hào)為1 5V電壓信號(hào)；
步驟2、對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行濾波，首先利用阻容濾波把大于lKHz的高頻信號(hào)濾掉，然
后利用非抽樣小波濾波方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，還原信號(hào)的內(nèi)部動(dòng)態(tài)；
步驟3、把濾波信號(hào)以時(shí)間段分組，利用混沌理論的相空間重構(gòu)技術(shù)實(shí)時(shí)確定嵌入維和嵌入延遲；歩驟4、根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況建立數(shù)據(jù)庫；步驟5、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)這時(shí)間段數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷；與步驟4中所建立的數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行比較，如這時(shí)間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報(bào)警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進(jìn)先出的 方式實(shí)時(shí)更新時(shí)間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測(cè)為循環(huán)檢測(cè)，不斷重復(fù)步驟3 —步驟6。本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的測(cè)試過程如下 .1、 如果輸油管道中有緩慢泄漏或者長(zhǎng)流水泄漏，因?yàn)閴毫ψ兓潭ǘ鵁o法定位泄露點(diǎn)時(shí)， 可以在輸油管道中加裝便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，進(jìn)行逐段檢測(cè)，逐步縮短檢測(cè)距離，直到 最終尋找到泄漏點(diǎn)，在進(jìn)行逐段檢測(cè)過程中，如果被選定的管路沒有高差小于50米，可以直 接在被選定管路中間位置加裝一臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，采用便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置 的檢測(cè)方法，可以確定微小泄漏點(diǎn)的位置，如果被選定管路有卨-差，在高差較低端先加裝一 臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，首先判斷泄露是否出現(xiàn)在這段有高差的管路線路上；2、 如果存在微小泄露的管線上，存在M型管道，因?yàn)镸型管道上有高點(diǎn)的存在，致使 壓力信號(hào)無法遠(yuǎn)傳，被檢測(cè)的信號(hào)每過一個(gè)高點(diǎn)，都會(huì)發(fā)生衰減，可以將便攜式管道泄漏檢 測(cè)裝置可安裝在兩個(gè)M型管道的高點(diǎn)處，多M型可以安裝在多個(gè)高點(diǎn)處，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的檢 測(cè)力度； .3、 對(duì)于管路上從沒有加裝固定泄漏檢測(cè)裝置，只是臨時(shí)檢測(cè)管道當(dāng)中是否存在泄漏現(xiàn)象， 可以直接在管路兩端安裝便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，并且在兩個(gè)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置當(dāng) 中再加裝一臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，通過移動(dòng)中間的便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置進(jìn)行管道 當(dāng)中的泄漏檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果通過無線微波通訊傳送到服務(wù)器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以獨(dú)立地完成子站的作用，獨(dú)立地采集數(shù)據(jù)并完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處 理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道是否有泄漏發(fā)生，通過無線通訊技術(shù)與相鄰子站之間，與服務(wù)器之間的數(shù) 據(jù)進(jìn)行傳送，通過逐漸縮短檢測(cè)線路確定微小泄漏源位置；兩個(gè)采集站之間安裝管道泄漏檢 測(cè)裝置加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)力度，靈敏檢測(cè)微小泄漏和緩變泄漏。


圖1為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)'框圖；圖2為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)調(diào)理板電原理圖；圖3為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的FLASH模塊和A脂處理器的電原理圖；圖4為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的CDMA模塊電原理圖；圖5為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置檢測(cè)方法流程圖。 圖6為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置測(cè)試結(jié)構(gòu)圖。圖中1采集模塊，2信號(hào)調(diào)理板，3 A/D模塊，4 ARM處理器，5 FLASH模塊，6鍵 盤顯示設(shè)備，7CDMA模塊，8輸油管道，9便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，IO服務(wù)器，11無線 微波通訊。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)方法及裝置結(jié)合實(shí)'施例加以說明。一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置包括采集模塊(1)、信號(hào)調(diào)理板(2) 、 A/D模塊(3)、 ARM處理器(4) 、 FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)和CDMA模塊(7)，其中采集 模塊(1)包括壓力變送器和振動(dòng)傳感器，ARM處理器(1)選擇S3C2440型號(hào)。該裝置的連接如圖1所示，壓力變送器的輸出端和振動(dòng)傳感器的輸出端同時(shí)連接信號(hào)調(diào) 理板(2)的輸入端DIN1、 DIN2、 DIN3、 DIN4、 DIN5、 DIN6、 DIN7，利用壓力變送器和振動(dòng) 傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)；如圖2所示，信號(hào)調(diào)理板(2)的輸出端AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6、 AIN7連接A/D模塊(3)的輸入端，其中A\D轉(zhuǎn)換器為ARM處理器(4) S3C2440自帶的，如圖3所示，即連接到ARM處理器(4) S3C2440的AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6、 AIN7接口，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理板(2》進(jìn)行濾波處理后，并將濾波后的信號(hào) 調(diào)整為能夠被A/D模塊(3)接受的范圍；由A/D模塊(3)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將該數(shù)字信號(hào) 發(fā)送到ARM處理器(4),利用ARM處理器(4)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷所測(cè)管道是否發(fā)生泄 漏，確定泄漏地點(diǎn)；鍵盤顯示設(shè)備(6)連接ARM處理器(4),如圖4所示，CDMA模塊(7) 的接口 RSTXDO、 RSRXDO、 RSRTSO、 RSCTSO分別連接到ARM處理器(4)的RSTXDO、 RSRXDO、 RSRTSO、 RSCTSO接口，通過串口將圖文信息在裝置外設(shè)的鍵盤顯示設(shè)備(6)上直接顯示； 同時(shí)通過CDMA模塊(7)將報(bào)警信息發(fā)送給指定工作人員手機(jī)上，如圖3所示，F(xiàn)LASH模塊 的LnWBEO、 LnWBEl、 LnWBE2、 LnWBE3、 LSCKE、 LSCKO、 LSCK1接口連接ARM處理器(4) S3C2440 的LnWBEO、 LnWBEl、 LnWBE2、 LnWBE3、 LSCKE、 LSCKO、 LSCK1接口。 ，本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，.是一種能檢測(cè)微小泄露的檢測(cè)方法， 此種泄露檢測(cè)方法，將微弱信號(hào)從有效雜波干擾中檢測(cè)出來，，檢測(cè)方法步驟如下如圖5所 示，步驟l、首先利用壓力變送器在現(xiàn)場(chǎng)采集壓力信號(hào)，壓力信號(hào)為1 5V電壓信號(hào)；步驟2、利用阻容濾波把大于lKHz的高頻信號(hào)濾掉，進(jìn)行信號(hào)的粗過濾，去除干擾和采樣噪聲，利用公式Z = 1"C其中z_截止頻率值；R_一電阻阻值；C——濾波電容值，通過上面的公式可以計(jì)算出如果截止頻率設(shè)置為lKHz求得電阻R=2Q，電容。=()'47^^，將濾波后的壓力信號(hào)在利用非抽樣小波濾波進(jìn)行精過濾，進(jìn)一步還原被檢測(cè)信 號(hào)，濾波前后的采樣信號(hào)仍有干擾，經(jīng)過二級(jí)濾波處理后顯著減少諧波干擾；步驟3、把每IO分鐘的濾波信號(hào)分為一組，此為一組輸油管道壓力時(shí)間序列，.證明輸油 管道壓力時(shí)間序列具有混沌動(dòng)態(tài)特性，可以得到輸油管道壓力時(shí)間序列是一個(gè)非線性的物 理過程；輸油管道壓力時(shí)間序列關(guān)聯(lián)維具有分形特性且與壓力值、溫度等參數(shù)無關(guān)，是不依 賴于環(huán)境的常量；輸油管道壓力時(shí)間序列的嵌入維為5維；步驟4、建立的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)是混沌的，通過短期的時(shí)間預(yù)測(cè)來預(yù)測(cè)系統(tǒng)的正常趨勢(shì)， 對(duì)微弱的泄漏信號(hào)進(jìn)行判斷，達(dá)到診斷泄漏故障的目的，根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況所 建立的數(shù)據(jù)庫；步驟5、 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線故障診斷的設(shè)計(jì)，與步驟4中所建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，如 這時(shí)間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線故障診斷的設(shè)計(jì)分 為如下幾個(gè)步驟完成1) .求出嵌入延遲T和最佳嵌入維d，利用歷史時(shí)間序列V重構(gòu)相空間《=(X,，X,+" ■， +( J—"J式中 1'2，…M、 —W —1)7，、代表歷史被測(cè)壓力信號(hào)，x,"代表其他某個(gè)時(shí)刻的被測(cè)信號(hào)，A^代表最佳嵌入維，N代表歷史數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，M"個(gè)d維矢量在d維相空間 描述出的軌跡把混沌吸引子完全展開，在拓?fù)涞葍r(jià)的意義下恢復(fù)原來系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為；2) .由于無法利用統(tǒng)一的模型來對(duì)壓力時(shí)間序列建模，而實(shí)時(shí)判斷故障診斷需要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)輸出值，所以可以局部的對(duì)壓力時(shí)間序列利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，祌經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是非線性映射關(guān)系,而非線性是混沌存在的基本要素，是非線性系統(tǒng)逼近和建模的有效工具，借助 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以建立混沌系統(tǒng)局部的短期預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)；3) .實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)A聯(lián)合歷史數(shù)據(jù)組成輸入向量，作為當(dāng)前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，則可以得到預(yù) 測(cè)的下一步輸出^w;4) .包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)《在內(nèi)共k個(gè)向量《，I'-i，…I""實(shí)時(shí)訓(xùn)練BP網(wǎng)絡(luò)，得到的權(quán)值用 來實(shí)時(shí)更新下一步預(yù)測(cè)的BP網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值；5) .x'和其預(yù)測(cè)值；'的預(yù)測(cè)誤差值err作為故障判斷的依據(jù)，如果err>RT，則說明當(dāng)前數(shù) 據(jù)有超出規(guī)定數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)判斷，RT為預(yù)先設(shè)定或者通過自動(dòng)識(shí)別得到的閾值；其中，第l)、 2)步利用歷史數(shù)據(jù)離線完成，為了保證診斷的實(shí)時(shí)性3)、 4)、 5)步應(yīng)同 時(shí)進(jìn)行；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報(bào)警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進(jìn)先出的 方式實(shí)時(shí)更新時(shí)間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測(cè)為循環(huán)檢測(cè)，不斷重復(fù)步驟3 —步驟6。 本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置的測(cè)試過程如下如圖6所示，1、 如果輸油管道8中有緩慢泄漏或者長(zhǎng)流水泄漏，因?yàn)閴毫ψ兓潭ǘ鵁o法定位泄露點(diǎn) 時(shí)，可以在輸油管道8中加裝便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9,進(jìn)行逐段檢測(cè)，逐步縮短檢測(cè)距 離，直到最終尋找到泄漏點(diǎn)，在進(jìn)行逐段檢測(cè)過程中，如果被選定的管路沒有高差小于50米， 可以直接在被選定管路中間位置加裝一臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9,采用便攜式管道泄漏 檢測(cè)裝置9的檢測(cè)方法，可以確定微小泄漏點(diǎn)的位置，如果被選定管路有高差，在高差較低 端先加裝一臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9，首先判斷泄露是否出現(xiàn)在這段有高差的管路線路 上2、 如果存在微小泄露的管線上，存在M型管道，因?yàn)镸型管道上有高點(diǎn)的存在，致使 壓力信號(hào)無法遠(yuǎn)傳，被檢測(cè)的信號(hào)每過一個(gè)高點(diǎn)，都會(huì)發(fā)生衰減，可以將便攜式管道泄漏檢 測(cè)裝置9可安裝在兩個(gè)M型管道的高點(diǎn)處，多M型可以安裝在多個(gè)高點(diǎn)處，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的 檢測(cè)力度；3、 對(duì)于管路上從沒有加裝固定泄漏檢測(cè)裝置，只是ii時(shí)檢測(cè)管道當(dāng)中是否存在泄漏現(xiàn)象， 可以直接在管路兩端安裝便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9，并且在兩個(gè)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9 當(dāng)中再加裝一臺(tái)便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9，通過移動(dòng)中間的便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置9進(jìn) 行管道當(dāng)中的泄漏檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果通過無線微波通訊11傳送到服務(wù)器10。
權(quán)利要求
1、一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方法步驟如下步驟1、從壓力變送器采集瞬變壓力信號(hào)，壓力信號(hào)為1～5V電壓信號(hào)；步驟2、對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行濾波，首先利用阻容濾波把大于1KHz的高頻信號(hào)濾掉，然后利用非抽樣小波濾波方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，還原信號(hào)的內(nèi)部動(dòng)態(tài)；步驟3、把濾波信號(hào)以時(shí)間段分組，利用混沌理論的相空間重構(gòu)技術(shù)實(shí)時(shí)確定嵌入維和嵌入延遲；步驟4、根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況建立數(shù)據(jù)庫；步驟5、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)這時(shí)間段數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷，與步驟4中所建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，如這時(shí)間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報(bào)警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進(jìn)先出的方式實(shí)時(shí)更新時(shí)間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測(cè)為循環(huán)檢測(cè)，不斷重復(fù)步驟3-步驟6。
2、 一種便攜式管道泄漏檢測(cè)裝置，該裝置包括采集模塊(1)、信號(hào)調(diào)理板(2) 、 A/D 模塊(3) 、 ARM處理器(4) 、 FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)和CDMA模塊(7)，其 中采集模塊(1)包括壓力變送器和振動(dòng)傳感器；該裝置中壓力變送器的輸出端和振動(dòng)傳感器 的輸出端同時(shí)連接信號(hào)調(diào)理板(2)的輸入端；信號(hào)調(diào)理板(2)的輸出端連接到A/D模塊(3); A/D模塊(3)連接A咖處理器(4) ; FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)的輸出端和CDMA 模塊(7)的輸出端分別連接ARM處理器(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式管道泄漏檢測(cè)方法及裝置，屬于管道檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，檢測(cè)方法步驟如下1.從壓力變送器采集瞬變壓力信號(hào)；2.對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行濾波；3.把濾波信號(hào)以時(shí)間段分組；4.建立數(shù)據(jù)庫、5.給出最終的診斷結(jié)果；6.判斷其診斷結(jié)果；7.循環(huán)檢測(cè)。該檢測(cè)裝置包括采集模塊、信號(hào)調(diào)理板、A/D模塊、ARM處理器、CDMA模塊、FLASH模塊和鍵盤顯示設(shè)備。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道是否有泄漏發(fā)生，通過逐漸縮短檢測(cè)線路確定微小泄漏源位置；兩個(gè)采集站之間安裝管道泄漏檢測(cè)裝置加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)力度，靈敏檢測(cè)微小泄漏和緩變泄漏。
文檔編號(hào)F17D5/00GK101598263SQ200910012469
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者健 馮, 劉金海, 張化光, 曹建剛 申請(qǐng)人:東北大學(xué)