dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

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1、DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)2010-5-1911:27:00來源：作者：萬洪杰wanhj@mail.buct.edu.cn北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院孫凌云lingyun.sun@br-automation.com上海貝加萊工業(yè)自動(dòng)化有限公司張興武zhangxw@huanyu-tech.com北京寰宇聲望智能科技有限公司1、前言　　管道運(yùn)輸是運(yùn)輸量大、安全性高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的油氣輸送方式。近期我國將建成多條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，超過10萬公里的油氣管輸格局?！　∮捎诠艿肋\(yùn)輸固有的高壓、易燃、易爆特性，長輸管道的安全管理極為重要。泄漏

2、是長輸管道運(yùn)行中最主要的安全隱患之一，氣體管道的泄漏往往會(huì)造成中毒、火災(zāi)和爆炸等嚴(yán)重事故。近年來，犯罪分子在原油、成品油管道打孔盜油，給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損　　失。　　管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測管道的運(yùn)行情況。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定泄漏發(fā)生的位置，從而可以及時(shí)有效地進(jìn)行應(yīng)急處理，控制和減少因管道泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！　≈悄芤舨ü艿佬孤┍O(jiān)測系統(tǒng)引入了先進(jìn)的信號(hào)處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，提高了管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度、可靠性和穩(wěn)定性，降低了誤報(bào)率，是目前最為先進(jìn)的第四代管道泄漏監(jiān)測技術(shù)。2、Dolphin音波智能管道泄漏監(jiān)測系

3、統(tǒng)簡介　　北京寰宇聲望智能科技有限公司與自動(dòng)化行業(yè)中創(chuàng)新與科技的領(lǐng)先者--貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司合作，引進(jìn)貝加萊先進(jìn)的自動(dòng)化平臺(tái)技術(shù)，吸收貝加萊公司在管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)推廣貝加萊管道泄漏監(jiān)測方案—Dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，是貝加萊公司在音波智能管道泄漏監(jiān)測領(lǐng)域唯一的系統(tǒng)集成商?！　olphin系統(tǒng)在管道兩端安裝音波傳感器，24小時(shí)實(shí)時(shí)接收并監(jiān)控管道內(nèi)音波信號(hào)?！　　　olphin系統(tǒng)通過音波信號(hào)處理，消除管道的背景噪聲并抑制管道操作過程中產(chǎn)生的干擾；然后利用模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)識(shí)別甄別和分析音波信號(hào)，確定是否發(fā)生泄漏；

4、最后根據(jù)音波信號(hào)到達(dá)管道兩端的時(shí)間差，進(jìn)一步計(jì)算出發(fā)生泄漏的位置。　　Dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集處理終端、泄漏監(jiān)測定位服務(wù)器以及人機(jī)接口界面。同時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行需要通訊網(wǎng)絡(luò)支持，比如GPRS路由器和VPN服務(wù)器等。如圖1所示：　　數(shù)據(jù)采集處理終端的主要功能是把傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)。通過維納濾波、自適應(yīng)濾波等多種方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，利用GPS信號(hào)進(jìn)行精確時(shí)間同步，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測定位服務(wù)器。泄漏檢測定位服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳送來的數(shù)據(jù)，并對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

5、。其主要功能是：?通訊：建立并維護(hù)各數(shù)據(jù)采集終端的通訊信道；數(shù)據(jù)采集同步：采集并同步各數(shù)據(jù)處理終端的原始數(shù)據(jù)；??實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測：對(duì)音波數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測，并判斷是否發(fā)生泄漏；泄漏位置計(jì)算：估計(jì)音波信號(hào)到達(dá)各數(shù)據(jù)處理終端的時(shí)間差，并計(jì)算泄漏位置；??系統(tǒng)狀態(tài)服務(wù)：維護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)，并傳送給狀態(tài)監(jiān)控主機(jī)；數(shù)據(jù)備份：保存原始數(shù)據(jù)；??泄漏狀態(tài)日志：把泄漏發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等關(guān)鍵信息保存到數(shù)據(jù)庫；　　運(yùn)行在各監(jiān)控終端的人機(jī)界面負(fù)責(zé)提供操作界面以控制系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示管道運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生管道泄漏，及時(shí)發(fā)出報(bào)警和啟動(dòng)應(yīng)急處理。3、DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)核

6、心技術(shù)　　音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要解決的核心難點(diǎn)是既需要靈敏的檢測到由于微小泄漏引起的微弱音波信號(hào)，同時(shí)也需要區(qū)分泄漏引起的音波和管道日常運(yùn)行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號(hào)引起的誤報(bào)警。　　泄漏監(jiān)測的目的是從管道中實(shí)時(shí)發(fā)生的各種音波信號(hào)中準(zhǔn)確地識(shí)別出由于泄漏產(chǎn)生的音波信號(hào)，同時(shí)拒絕各種可能的干擾。因此管道泄漏監(jiān)測問題可以歸結(jié)為一個(gè)模式識(shí)別問題：如何有效的建立泄漏音波信號(hào)及各種干擾信號(hào)的模型？如何從實(shí)時(shí)的多個(gè)音波模型中識(shí)別出泄漏音波？　　為了提高系統(tǒng)靈敏度，降低由于干擾噪聲引起的誤報(bào)，DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)及前端處理技術(shù)以獲取高

7、質(zhì)量的音波信號(hào)、領(lǐng)先的信號(hào)處理技術(shù)抑制背景噪聲和操作干擾、先進(jìn)的人工智能技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)以準(zhǔn)確的識(shí)別微小泄漏音波同時(shí)拒絕各種干擾音波信號(hào)。DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用基于HMM（HiddenMarkovModel）模型的識(shí)別器，實(shí)時(shí)監(jiān)測管道運(yùn)行狀況。DOLPHIN系統(tǒng)內(nèi)核包括音波信號(hào)處理、泄漏波形特征提取、實(shí)時(shí)識(shí)別器優(yōu)化及模型適應(yīng)性訓(xùn)練優(yōu)化等先進(jìn)的核心技術(shù)。傳感器及前端處理模塊l　　主要作用是實(shí)時(shí)將管道中的音波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，并傳輸?shù)紻OLPHIN系統(tǒng)信號(hào)采集處理終端。在微小泄漏孔徑的情況下，泄漏產(chǎn)生的微弱音波信號(hào)，經(jīng)過長距