一種負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油管道泄漏監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶來(lái)的油氣管道大規(guī)模投資建設(shè)，油氣管道泄漏、堵塞、缺陷問(wèn)題日益嚴(yán)重，目前國(guó)內(nèi)油田長(zhǎng)距離輸油管道大都沒(méi)有安裝泄漏自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，主要靠人工沿管線巡視，管線運(yùn)行數(shù)據(jù)靠人工讀取，這種情況對(duì)管道的安全運(yùn)行非常不利。據(jù)估計(jì)，油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)、檢測(cè)系統(tǒng)光產(chǎn)品本身的產(chǎn)值就將接近I，000億。長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，管道泄漏監(jiān)測(cè)行業(yè)除了需要有更可靠、更有效的技術(shù)手段、產(chǎn)品本身來(lái)保障泄漏監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、有效性，以及高定位精度和低誤報(bào)率等，更多還需要長(zhǎng)期優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)和專(zhuān)家分析。
[0003]鑒于上述情況，研發(fā)出一種可在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)報(bào)警、操作簡(jiǎn)單、部署方便且具有較高定位精度和低誤報(bào)率的管道泄漏監(jiān)測(cè)方系統(tǒng)和方法是目前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，從而提供一種負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
[0005]在第一方面，本發(fā)明提供了一種負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)于管道各個(gè)站點(diǎn)壓力傳感器、GPS單元、數(shù)據(jù)同步器和PLC采集單元，以及設(shè)于中控室內(nèi)的SCADA服務(wù)器、泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器和客戶終端，所述壓力傳感器和GPS單元分別與所述數(shù)據(jù)同步器相連，用于將各自采集管道實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)和GPS信號(hào)上傳至所述數(shù)據(jù)同步器，所述GPS信號(hào)包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息；所述數(shù)據(jù)同步器與所述PLC采集單元相連，用于接收GPS信號(hào)和壓力數(shù)據(jù)，并對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和調(diào)理后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息對(duì)處理后的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步;所述PLC采集單元與所述SCADA服務(wù)器相連，用于將時(shí)間同步后的壓力數(shù)據(jù)送入SCADA服務(wù)器;所述SCADA服務(wù)器與所述泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連，用于接收各站點(diǎn)PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)并傳輸至所述泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器;所述泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器與所述客戶端機(jī)相連，用于接收和分析處理各站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，以得出管道的泄漏狀態(tài)和泄漏點(diǎn)；以及所述客戶終端，用于向所述泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器請(qǐng)求各種數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示。
[0006]進(jìn)一步地，所述SCADA服務(wù)器包括PLC-Server通信模塊和OPCCl ient代理模塊，
[0007]所述PLC-Server通信模塊與所述PLC采集單元相匹配，用于匯集各站點(diǎn)PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)和提供OPC遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口 ；
[0008]所述OPCClient代理模塊通過(guò)OPC遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口將匯集的壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲂孤┍O(jiān)測(cè)服務(wù)器。
[0009]進(jìn)一步地，所述泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器包括判定模塊、匹配模塊和泄漏點(diǎn)定位模塊，
[0010]判定模塊與匹配模塊相連接，用于以設(shè)定頻率接收各站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)并與對(duì)應(yīng)站點(diǎn)預(yù)置的最低監(jiān)測(cè)門(mén)限值進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)監(jiān)測(cè)某個(gè)站點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)低于其對(duì)應(yīng)的最低監(jiān)測(cè)門(mén)限值，則輸出泄漏報(bào)警信息，該泄漏報(bào)警信息包括站點(diǎn)名稱(chēng)和泄漏監(jiān)測(cè)時(shí)刻tl;
[0011]匹配模塊與泄漏點(diǎn)定位模塊相連，用于從泄漏報(bào)警歷史庫(kù)中搜尋與判定模塊輸出的泄漏報(bào)警信息相匹配的泄漏報(bào)警信息，相匹配的泄漏報(bào)警信息包括站點(diǎn)名稱(chēng)和泄漏監(jiān)測(cè)時(shí)刻t2，相匹配的泄漏報(bào)警信息與判定模塊輸出的泄漏報(bào)警信息發(fā)生在同一管段，且兩者的時(shí)間差小于管段的時(shí)間閥值，所述時(shí)間閥值為兩站點(diǎn)之間直線距離比上負(fù)壓波沿管道傳播速度；
[0012]泄漏點(diǎn)定位模塊，根據(jù)組成的匹配對(duì)站點(diǎn)之間直線距離、時(shí)間差和負(fù)壓波沿管道傳播速度對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。
[0013]更進(jìn)一步地，所述泄漏點(diǎn)定位模塊采用定位公式乂=[1^-￥(1:1-丨2)]/2，其中，IJ^tl站點(diǎn)和t2站點(diǎn)間的直線距離，V為負(fù)壓波沿管道傳播速度，X為泄漏定位點(diǎn)相對(duì)于t2站點(diǎn)的距離。
[0014]進(jìn)一步地，所述PLC采集單元采用西門(mén)子1500系列可編程控制器。
[0015]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括交換機(jī)，其與各站點(diǎn)的PLC采集單元通過(guò)RJ-45網(wǎng)線相連接，使得PLC采集單元采集的壓力數(shù)據(jù)匯入到局域網(wǎng)到達(dá)SCADA服務(wù)器。
[0016]在第二方面，本發(fā)明提供了一種采用上述負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)方法。該方法包括以下步驟:
[0017]a、通過(guò)壓力傳感器和GPS單元分別將各自采集管道實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)和GPS信號(hào)上傳至數(shù)據(jù)同步器，所述GPS信號(hào)包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息；
[0018]b、通過(guò)數(shù)據(jù)同步器接收壓力數(shù)據(jù)和GPS信號(hào)，并對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和調(diào)理后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息對(duì)處理后的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步；
[0019]c、通過(guò)PLC采集單元將時(shí)間同步后的壓力數(shù)據(jù)送入SCADA服務(wù)器；
[0020]d、通過(guò)SCADA服務(wù)器接收各站點(diǎn)PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)并傳輸至泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器；
[0021]e、通過(guò)泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器接收和分析處理各站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，以得出管道的泄漏狀態(tài)和泄漏點(diǎn)；以及
[0022]f、通過(guò)客戶終端顯示泄漏與定位信息和壓力傳感器狀態(tài)信息。
[0023]進(jìn)一步地，所述步驟d具體包括以下步驟:
[0024]g、由SCADA服務(wù)器內(nèi)的PLC-Server通信模塊匯集各站點(diǎn)PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)和提供OPC遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口 ；
[0025]h、由SCADA服務(wù)器內(nèi)的OPCCI ient代理模塊通過(guò)OPC遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口將匯集的壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測(cè)服務(wù)器。
[0026]進(jìn)一步地，所述步驟e具體包括以下步驟:
[0027]1、由泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器內(nèi)的判定模塊以設(shè)定頻率接收各站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)并判定是否低于其對(duì)應(yīng)站點(diǎn)預(yù)置的最低監(jiān)測(cè)門(mén)限值;若某個(gè)站點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)低于其對(duì)應(yīng)站點(diǎn)預(yù)置的最低監(jiān)測(cè)門(mén)限值，則輸出泄漏報(bào)警信息，該泄漏報(bào)警信息包括站點(diǎn)名稱(chēng)和泄漏監(jiān)測(cè)時(shí)刻tl，然后執(zhí)行步驟j ;若否，則執(zhí)行步驟i ;
[0028]j、由泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器內(nèi)的匹配模塊從泄漏報(bào)警歷史庫(kù)中搜尋是否有與步驟i中輸出的泄漏報(bào)警信息相匹配的泄漏報(bào)警信息，相匹配的泄漏報(bào)警信息包括站點(diǎn)名稱(chēng)和泄漏監(jiān)測(cè)時(shí)刻t2，相匹配的泄漏報(bào)警信息與步驟i中輸出的泄漏報(bào)警信息發(fā)生在同一管段，且兩者的時(shí)間差小于管段的時(shí)間閥值，所述時(shí)間閥值為兩站點(diǎn)之間直線距離比上負(fù)壓波沿管道傳播速度;若有，則輸出相匹配的泄漏報(bào)警信息，然后執(zhí)行步驟k;若無(wú)，則將步驟i中泄漏報(bào)警信息存儲(chǔ)在報(bào)警歷史庫(kù)中，然后執(zhí)行步驟i ;
[0029]k、由泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器內(nèi)的泄漏點(diǎn)定位模塊根據(jù)組成的匹配對(duì)站點(diǎn)之間直線距離、時(shí)間差和負(fù)壓波沿管道傳播速度對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。
[0030]進(jìn)一步地，所述步驟k采用定位公式X = [ L-v (11 _t2) ] / 2實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的定位，
[0031]其中，L為tl站點(diǎn)和t2站點(diǎn)間的直線距離，V為負(fù)壓波沿管道傳播速度，X為泄漏定位點(diǎn)相對(duì)于t2站點(diǎn)的距離。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)設(shè)于管道各個(gè)站點(diǎn)壓力傳感器、GPS單元和數(shù)據(jù)同步器實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的時(shí)間同步；由PLC采集單元將時(shí)間同步后的壓力數(shù)據(jù)傳輸至SCADA服務(wù)器，由SCADA服務(wù)器匯集所有站點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)并提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)接口，通過(guò)訪問(wèn)接口將數(shù)據(jù)上傳至泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免了壓力數(shù)據(jù)讀取失敗現(xiàn)象的發(fā)送，保證壓力數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性;最后由泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器完成對(duì)壓力數(shù)據(jù)判定、匹配和泄漏定位，實(shí)現(xiàn)了多站點(diǎn)管道間的泄漏監(jiān)測(cè)并提高了最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)傳遞示意圖；以及
[0035]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的采用負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)壓波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括壓力傳感器、GPS單元、數(shù)據(jù)同步器、PLC采集單元、交換機(jī)、SCADA服務(wù)器、泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器和客戶終端。SCADA服務(wù)器包括PLC-Server通信模塊和OPCClient代理模塊。泄漏監(jiān)測(cè)服務(wù)器包括判定模