專利名稱:一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及飛機(jī)場機(jī)坪管網(wǎng)滲漏、泄漏感測技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù):
機(jī)場供油工程是機(jī)場運(yùn)營服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。機(jī)場供油工程包括長輸管道、中轉(zhuǎn)油庫、機(jī)場使用油庫和機(jī)坪加油管網(wǎng)等關(guān)鍵組成部分,絕大多數(shù)機(jī)場都采用機(jī)坪管網(wǎng)輸送航空燃油。目前,機(jī)坪航空燃油加油管網(wǎng)是從機(jī)場油庫到機(jī)坪各機(jī)位的供油管網(wǎng)。由于長時間的運(yùn)行腐蝕和磨損、設(shè)備的自然老化、地質(zhì)災(zāi)害以及人為損壞等原因,機(jī)坪航空燃油管網(wǎng)泄漏故障時有發(fā)生。因此,很有必要對機(jī)坪輸油網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控,以判斷機(jī)坪輸油管網(wǎng)的某管段是否發(fā)生滲漏、泄漏,以杜絕安全隱患。
實用新型內(nèi)容為此,本實用新型提出了一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng),其基本工作原理是對于兩端封閉的帶壓管道,如果管道發(fā)生泄漏,管道壓力將降低。 通過檢測壓力的變化,及環(huán)境溫度因素的綜合考慮,從而確定管道是否發(fā)生泄漏。采用本實用新型提供的技術(shù),通過監(jiān)控和分析持續(xù)20 50分鐘的壓力和溫度數(shù)據(jù),系統(tǒng)能檢測到孔徑為0. 1毫米的微小泄漏。本實用新型的一方面在于,一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng),其特征在于包括溫度傳感器,壓力傳感器,測漏儀,和上位機(jī);其中,溫度傳感器用于測量管線所在環(huán)境的溫度,以用于修正環(huán)境溫度對管道壓力的影響,并將該溫度值信號通過有線或無線方式傳送給測漏儀;壓力傳感器,用于實時檢測管道中的壓力變化情況, 將壓力信號及溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,通過有線或無線方式傳送給測漏儀,壓力傳感器,其安裝于輸送管道上,與聲波發(fā)生源接觸,用于感測聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓,獲取精度較高的壓力信號;測漏儀,其上運(yùn)行機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng);上位機(jī),其是系統(tǒng)的監(jiān)控終端;其中,運(yùn)行于測漏系統(tǒng)的處理流程包括(1)通過傳感器和前置電路完成將接收到的信號轉(zhuǎn)換成電信號,進(jìn)行放大處理;( 通過數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理,完成AD轉(zhuǎn)換, 并且進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)穩(wěn)健性處理;(3)消除干擾和背景噪聲(4)處理之后的信號,通過壓力數(shù)據(jù)校準(zhǔn)及壓力曲線特征搜索引擎,進(jìn)行壓力信號特征提取和識別,完成滲漏或者泄漏事件識別;其中,管道壓力數(shù)據(jù)校準(zhǔn),需要考慮環(huán)境溫度、管徑、管道壁厚對管道壓力的影響,從而減小外界客觀因素對壓力數(shù)據(jù)分析的影響。
[0007]
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1獨(dú)立監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)機(jī)坪管網(wǎng)測漏系統(tǒng)總體框圖;圖2機(jī)場坪短距離封閉管道測漏系統(tǒng)核心處理流程;圖3壓力曲線和壓力對數(shù)曲線(示意圖);圖4對數(shù)壓力曲線的聯(lián)合矢量提取過程;圖5基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和壓力曲線特征的飛機(jī)場機(jī)坪滲漏、泄漏搜索引擎構(gòu)建示意圖。其中附圖1中包括溫度傳感器1,壓力傳感器2,滲漏點(diǎn)3,測漏儀4,上位機(jī)5。
具體實施方式
如圖1所示,其為基于壓力監(jiān)測法的機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖,該獨(dú)立監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADAQ機(jī)坪管網(wǎng)測漏系統(tǒng),包括溫度傳感器,壓力傳感器,測漏儀,和上位機(jī)。其中,溫度傳感器用于測量管線所在環(huán)境的溫度,以用于修正環(huán)境溫度對管道壓力的影響,并將該溫度值信號通過有線或無線方式傳送給測漏儀;壓力傳感器,用于實時檢測管道中的壓力變化情況,將壓力信號及溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,通過有線或無線方式傳送給測漏儀,壓力傳感器(有時也稱為壓力變送器)其安裝于輸送管道上,與聲波發(fā)生源接觸,用于感測聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓,獲取精度較高的壓力信號。通常,壓力信號中攜帶了聲波信號,但是由于壓力信號是一個較大的壓力值, 而聲波引起的壓力波動是一個很小的壓力值。例如,在空氣中一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(指在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下海平面的氣壓)其值為101325帕斯卡,約為IO5帕斯卡,而人耳能聽到的最低聲音引起的空氣壓力變化約為2*10_5帕斯卡);測漏儀,測漏儀是整個系統(tǒng)的核心功能模塊, 其上運(yùn)行機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng);上位機(jī)(也稱監(jiān)控終端),其是系統(tǒng)的監(jiān)控終端,操作員和管理員可以實現(xiàn)系統(tǒng)管理和參數(shù)設(shè)置等操作和管理,當(dāng)發(fā)生管道泄漏(或泄漏),及時發(fā)出報警和啟動應(yīng)急處理。關(guān)于溫度傳感器,壓力傳感器,測漏儀,和上位機(jī)之間的信息連接、傳輸方式,對于本領(lǐng)域技術(shù)來說,根據(jù)附圖的直觀理解就可以得知,屬于本領(lǐng)域的公知常識,這里就不再贅述。如圖2所示,其為運(yùn)行于運(yùn)行機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)中的機(jī)場坪短距離封閉管道測漏系統(tǒng)核心處理流程,其包括如下處理步驟(1)通過傳感器和前置電路完成將接收到的信號轉(zhuǎn)換成電信號,放大后傳遞給功能塊2 ;(幻通過數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理,完成AD 轉(zhuǎn)換,并且進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)穩(wěn)健性處理的工作,比如自適應(yīng)濾波、去燥等;(3)噪聲消除模塊,消除干擾和背景噪聲,如正常的開關(guān)閥門產(chǎn)生的聲音干擾等;(4)處理之后的信號,通過壓力數(shù)據(jù)校準(zhǔn)及壓力曲線特征搜索引擎,進(jìn)行壓力信號特征提取和識別,從而完成滲漏或者泄漏事件識別,并且確定出事件大致的發(fā)生時間、距離等。其中,管道壓力數(shù)據(jù)校準(zhǔn),需要考慮環(huán)境溫度、管徑、管道壁厚對管道壓力的影響,從而減小外界客觀因素對壓力數(shù)據(jù)分析的影響。以下,從管道壓力數(shù)據(jù)信號的提取,對采集的管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度校準(zhǔn),基于校準(zhǔn)后的壓力數(shù)據(jù)特征提取及提取后的特征通過壓力曲線特征搜索引擎進(jìn)行識別處理特征, 詳細(xì)說明其信息處理的具體實施方法。[0018]管道壓力數(shù)據(jù)信號的提取由于短距離封閉管道系統(tǒng)泄漏時,參數(shù)的壓力變化是非常微小的。這種壓力的微小變化,很容易淹沒在背景噪聲中。因此必須將背景噪聲濾除,一般用維納濾波方法,可以在很大程度上降低背景噪聲的影響。定義管道信號模型如下y (n) =s (η) +b (η)其中,y(n)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的信號,采集到的信號可以是壓力信號或溫度信號,通常,采集到的信號包括目標(biāo)信號及各種噪聲和干擾;s(n)是管道內(nèi)待檢測目標(biāo)信號;b(n)是背景噪聲信號;可以通過下面方法得到管道內(nèi)的待檢測目標(biāo)信號S{k)^Y{k)-B(k)其中估計出的目標(biāo)壓力信號的傅里葉變換;Y(k)采集到的含噪壓力信號的傅里葉變換;B(k)背景噪聲信號的傅里葉變換。最后由經(jīng)過反傅里葉變換,就可以得到消噪后的目標(biāo)信號s (η)。管道壓力數(shù)據(jù)的溫度校準(zhǔn)多數(shù)情況下,由于熱脹冷縮效應(yīng),短距離封閉管道在高溫時候,壓力明顯比常溫時候要高。這種因溫度影響的管道壓力變化,很可能已經(jīng)超過了泄漏時管道的壓力變化。對已采集的管道壓力數(shù)據(jù),必須進(jìn)行溫度校準(zhǔn)。更廣泛地說,未校準(zhǔn)壓力P'可以寫成下列函數(shù)P' = f(溫度,管徑,壁厚等)從目前的原型機(jī)系統(tǒng)看,P'與受溫度影響最大,其他因素的影響比較小。所以本實用新型系統(tǒng)取P ‘ = a 氺 T2+b 氺 T+c作為溫度修正曲線,T為環(huán)境溫度。對于特定的管線,實測多組數(shù)據(jù)后,可以確定上式中的系數(shù)a,b,c。從而確定壓力溫度之間的函數(shù)映射關(guān)系,有效校正不同環(huán)境溫度下的壓力數(shù)據(jù)。壓力管道壓力數(shù)據(jù)特征矢量提取方法由于實際的壓力(壓力已校準(zhǔn))是依循一種非線性的方式進(jìn)行衰減的,對于壓力管道,在相對較短的ΔΤ時間內(nèi),壓力序列{Pn|n= 1,…,η}可用函數(shù)P= α . t0+ε , α , β、ε均為擬合參數(shù)。因上述指數(shù)形式在分析問題時頗為不便,所以對所獲得的ΔΤ時間段的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)域變換,即Iog(P) = alog(t)+b,其中a,b為基于壓力對數(shù)曲線的系統(tǒng)擬合參數(shù)經(jīng)過這樣處理后,曲線變化相對平緩一些,也較為容易看到壓降的突變點(diǎn),如圖3 所示,這樣的對數(shù)域壓力變換曲線,其特征更加明顯,更有利于后續(xù)的特征提取及進(jìn)行訓(xùn)練、識別。此外,為了節(jié)省計算時間、減少存儲量等,根據(jù)實際設(shè)計需要,也可以不需要把壓力數(shù)據(jù)作對數(shù)運(yùn)算。壓力管道壓力對數(shù)數(shù)據(jù)特征矢量形成方法由于多數(shù)的壓力管道監(jiān)控系統(tǒng)要求極高的可靠性,如果只是簡單地以壓力對數(shù)衰減為判據(jù),過于粗放,根本無法滿足實際應(yīng)用需要,極容易造成漏判、誤判。鑒于此,數(shù)據(jù)在經(jīng)過上述的處理后,必須經(jīng)過更精細(xì)化處理。為表征對數(shù)壓力曲線的特點(diǎn),提高系統(tǒng)可靠性,本實用新型首次提出,將所述對數(shù)壓力曲線的時間段ΔΤ,分成更小的時間間隔(At, 設(shè)有M個樣點(diǎn)),以&為該M個樣點(diǎn)的代表點(diǎn),如圖4所示。為降低系統(tǒng)噪聲的影響,Qi和At時間間隔內(nèi)的這M個樣點(diǎn)用中值濾波器給出Qi = M個樣點(diǎn)排序后,取中值,取連續(xù)的L個At時間間隔,按上述步驟得到L個壓力對數(shù)值IAli = 1,…,L}, 將此L個數(shù)值聯(lián)合起來,構(gòu)成一個壓力對數(shù)聯(lián)合矢量Π= Oi1Q2KQJIt為此對數(shù)壓力曲線的特征矢量。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓力曲線特征搜索引擎的構(gòu)建方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以其強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)處理能力及學(xué)習(xí)能力被廣泛用于系統(tǒng)辨識領(lǐng)域,能有效地描述復(fù)雜的信號模型,在模型識別和匹配領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本實用新型以壓力對數(shù)聯(lián)合矢量Π = (Q1Q2KQl)1 或僅使用壓力聯(lián)合矢量,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入端,如圖5 所示,其為基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和壓力曲線特征的飛機(jī)場機(jī)坪滲漏、泄漏搜索引擎構(gòu)建結(jié)構(gòu)圖,從
圖5可以得到,網(wǎng)絡(luò)輸出為r = i>M(a^Ka),wi是權(quán)重因子,I^1Q2KQJ是神經(jīng)元
i=\
核函數(shù),本系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型庫由參數(shù)集{W” Φ (Χ)}確定。通過提取的壓力曲線特征,對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場或離線的學(xué)習(xí)訓(xùn)練,可以正確識別管道的滲漏或泄露情況。采用本實用新型提供的技術(shù),通過監(jiān)控和分析持續(xù)20 50分鐘的壓力和溫度數(shù)據(jù),系統(tǒng)能檢測到孔徑為0. 1毫米的微小泄漏。本實用新型至少取得以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)有效地區(qū)分泄漏、泄漏信號及干擾信號。系統(tǒng)提高了系統(tǒng)靈敏度,降低了誤報率,從而實現(xiàn)滲漏、泄漏的在線監(jiān)測,極大提高工作效率。系統(tǒng)安裝方便,易于施工操作,可靠性強(qiáng),靈敏度高,檢測速度快,可以每天對機(jī)坪管道進(jìn)行泄漏檢測,為機(jī)場坪管道測漏提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
權(quán)利要求1. 一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng),其特征在于包括溫度傳感器,壓力傳感器,測漏儀,和上位機(jī);其中,溫度傳感器用于測量管線所在環(huán)境的溫度,以用于修正環(huán)境溫度對管道壓力的影響,并將該溫度值信號通過有線或無線方式傳送給測漏儀;壓力傳感器,用于實時檢測管道中的壓力變化情況,將壓力信號及溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,通過有線或無線方式傳送給測漏儀,壓力傳感器,其安裝于輸送管道上,與聲波發(fā)生源接觸,用于感測聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓,獲取精度較高的壓力信號;測漏儀,其上運(yùn)行機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng);上位機(jī),其是系統(tǒng)的監(jiān)控終端;其中,運(yùn)行于測漏系統(tǒng)的處理流程包括(1)通過傳感器和前置電路完成將接收到的信號轉(zhuǎn)換成電信號,進(jìn)行放大處理;( 通過數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理,完成AD轉(zhuǎn)換,并且進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)穩(wěn)健性處理;C3)處理之后的信號,通過壓力數(shù)據(jù)校準(zhǔn)及壓力曲線特征搜索引擎,進(jìn)行壓力信號特征提取和識別,完成滲漏或者泄漏事件識別。
專利摘要一種基于壓力溫度分析的機(jī)場坪航空燃油管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng),其特征在于包括溫度傳感器,壓力傳感器,測漏儀,和上位機(jī);其中,溫度傳感器用于測量管線所在環(huán)境的溫度,以用于修正環(huán)境溫度對管道壓力的影響,并將該溫度值信號通過有線或無線方式傳送給測漏儀;壓力傳感器,用于實時檢測管道中的壓力變化情況,將壓力信號及溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,通過有線或無線方式傳送給測漏儀,壓力傳感器,其安裝于輸送管道上,與聲波發(fā)生源接觸,用于感測聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓,獲取精度較高的壓力信號;測漏儀,其上運(yùn)行機(jī)坪管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng);上位機(jī),其是系統(tǒng)的監(jiān)控終端。
文檔編號F17D5/02GK202209524SQ20112002376
公開日2012年5月2日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者仇付鵬, 周如成, 羅宇, 褚露, 陳君, 黃騰飛 申請人:仇付鵬, 周如成, 羅宇, 褚露, 陳君, 黃騰飛