负压波法管道泄漏监测系统优缺点

负压波法管道泄漏监测系统介绍:

以负压波为原理，以LabVIEW与MATLAB为系统开发平台，结合传感器技术、数字信号处理技术和通信技术，设计开放的输油管道泄漏实时检测及定位系统。负压波法，主要依靠管线泄漏引起物质损失，两端流体不断向泄漏点处补充，形成了由泄漏点向两端发送的负压波，采用小波变换法滤波，然后进行奇异性分析，发现管道泄漏时，确实有负压波传输至上、下游压力变送器。

一、硬件系统设计

以数据采集卡为处理核心，研制小型数据采集系统，用来实时采集被监测输油管线两端压力传感器压力值。

①电源滤波器：考虑到站点电网不稳定，安装有多台大功率变频器等设备，电源滤波器用来滤除电网50Hz干扰。②24V稳压电源：将220V交流电压转换为24V直流电压，用来给数据采集卡、IV隔离器、光纤收发器供电。③数据采集卡：用来实时采集现场压力变送器压力值，并将数据传回至管道泄漏检测平台。④隔离配电器：考虑到部分站点地网铺设不完善，无法将设备共地连接，隔离配电器主要用来消除共地环流，保障采样精度。⑤纳米晶磁环滤波器：主要用来消除50-100MHz高频干扰，保障采样精度。⑥光纤收发器：因“源场作用"，为了更准确的检测负压波信号，需将压力变送器安装至距离站点100-200m管线上，需通过光缆传输信号，故加装光纤收发器设备。

二、软件系统设计

通过LABVIEW平台，G语言开发设计，实现上、下游压力信号同步采集；利用MATLAB平台，自主M语言编程，实现基于图像处理的算法，精确判断压力变化拐点，测定泄漏位置。

①数据采集卡初始化子程序：上位机监控平台向数据采集卡发送采集命令时，首先需要对数据采集卡采样频率、通道、量程变换等参数进行设置。

②数据采集卡采集子程序：上位机触发数据采集卡采样后，数据采集卡依据内部硬件时钟进行实时采样，利用LABVIEW并行处理技术，实现上下游数据采集卡同步采集。

③压力数据滤波子程序：采用MATLAB自带的DB6小波，实现小波变换滤波，滤除噪声信号，保障压力数据准确可靠，为后期泄漏监测算法提供可用数据。

④泄漏监测定位算法子程序：为快速检测和准确定位压力曲线上的负压波，提出一种基于图像处理的算法。该方法将压力数值转化为图像灰度值，将压力曲线上的负压波起始点定位等价为图像的边缘检测。

⑤报警子程序：当发生泄漏事故时，LABVIEW通过驱动电脑声卡，发出报警声音，提醒值班员工，以便在第一时间将问题解决。

⑥截屏子程序：当压力曲线出现抖动时，LABVIEW触发截屏子程序，截屏保存，方便员工查看历史曲线。

优点：成本较低

缺点：传感器安装于管道内部，安全性差；需钻孔安装，施工难度大；系统要求苛刻，管道首末端压力一般要大于0.5MPa；可以实时报警，定位精度差；导致这种现象的主要原因，就是管线末端，存在较大的高程差，流体重力效应，导致管线未充满管道。

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