一種負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(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)測領(lǐng)域，尤其涉及一種負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展帶來的油氣管道大規(guī)模投資建設(shè)，油氣管道泄漏、堵塞、缺陷問題日益嚴重，目前國內(nèi)油田長距離輸油管道大都沒有安裝泄漏自動檢測系統(tǒng)，主要靠人工沿管線巡視，管線運行數(shù)據(jù)靠人工讀取，這種情況對管道的安全運行非常不利。據(jù)估計，油氣管道泄漏監(jiān)測、檢測系統(tǒng)光產(chǎn)品本身的產(chǎn)值就將接近I，000億。長期來說，管道泄漏監(jiān)測行業(yè)除了需要有更可靠、更有效的技術(shù)手段、產(chǎn)品本身來保障泄漏監(jiān)測的實時性、準確性、有效性，以及高定位精度和低誤報率等，更多還需要長期優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)和專家分析。
[0003]鑒于上述情況，研發(fā)出一種可在線檢測、實時報警、操作簡單、部署方便且具有較高定位精度和低誤報率的管道泄漏監(jiān)測方系統(tǒng)和方法是目前亟待解決的問題。

【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，從而提供一種負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
[0005]在第一方面，本發(fā)明提供了一種負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)于管道各個站點壓力傳感器、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時壓力數(shù)據(jù)和GPS信號上傳至所述數(shù)據(jù)同步器，所述GPS信號包括標準脈沖信號和標準時間信息；所述數(shù)據(jù)同步器與所述PLC采集單元相連，用于接收GPS信號和壓力數(shù)據(jù)，并對壓力數(shù)據(jù)進行濾波和調(diào)理后根據(jù)標準脈沖信號和標準時間信息對處理后的壓力數(shù)據(jù)進行時間同步;所述PLC采集單元與所述SCADA服務(wù)器相連，用于將時間同步后的壓力數(shù)據(jù)送入SCADA服務(wù)器;所述SCADA服務(wù)器與所述泄漏監(jiān)測服務(wù)器相連，用于接收各站點PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)并傳輸至所述泄漏監(jiān)測服務(wù)器;所述泄漏監(jiān)測服務(wù)器與所述客戶端機相連，用于接收和分析處理各站點的壓力數(shù)據(jù)，以得出管道的泄漏狀態(tài)和泄漏點；以及所述客戶終端，用于向所述泄漏監(jiān)測服務(wù)器請求各種數(shù)據(jù)并進行顯示。
[0006]進一步地，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PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)和提供OPC遠程數(shù)據(jù)訪問接口 ；
[0008]所述OPCClient代理模塊通過OPC遠程數(shù)據(jù)訪問接口將匯集的壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲂孤┍O(jiān)測服務(wù)器。
[0009]進一步地，所述泄漏監(jiān)測服務(wù)器包括判定模塊、匹配模塊和泄漏點定位模塊，
[0010]判定模塊與匹配模塊相連接，用于以設(shè)定頻率接收各站點的壓力數(shù)據(jù)并與對應(yīng)站點預(yù)置的最低監(jiān)測門限值進行比對；當監(jiān)測某個站點壓力數(shù)據(jù)低于其對應(yīng)的最低監(jiān)測門限值，則輸出泄漏報警信息，該泄漏報警信息包括站點名稱和泄漏監(jiān)測時刻tl;
[0011]匹配模塊與泄漏點定位模塊相連，用于從泄漏報警歷史庫中搜尋與判定模塊輸出的泄漏報警信息相匹配的泄漏報警信息，相匹配的泄漏報警信息包括站點名稱和泄漏監(jiān)測時刻t2，相匹配的泄漏報警信息與判定模塊輸出的泄漏報警信息發(fā)生在同一管段，且兩者的時間差小于管段的時間閥值，所述時間閥值為兩站點之間直線距離比上負壓波沿管道傳播速度；
[0012]泄漏點定位模塊，根據(jù)組成的匹配對站點之間直線距離、時間差和負壓波沿管道傳播速度對泄漏點進行定位。
[0013]更進一步地，所述泄漏點定位模塊采用定位公式乂=[1^-￥(1:1-丨2)]/2，其中，IJ^tl站點和t2站點間的直線距離，V為負壓波沿管道傳播速度，X為泄漏定位點相對于t2站點的距離。
[0014]進一步地，所述PLC采集單元采用西門子1500系列可編程控制器。
[0015]進一步地，所述系統(tǒng)還包括交換機，其與各站點的PLC采集單元通過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壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)進行的監(jiān)測方法。該方法包括以下步驟:
[0017]a、通過壓力傳感器和GPS單元分別將各自采集管道實時壓力數(shù)據(jù)和GPS信號上傳至數(shù)據(jù)同步器，所述GPS信號包括標準脈沖信號和標準時間信息；
[0018]b、通過數(shù)據(jù)同步器接收壓力數(shù)據(jù)和GPS信號，并對壓力數(shù)據(jù)進行濾波和調(diào)理后根據(jù)標準脈沖信號和標準時間信息對處理后的壓力數(shù)據(jù)進行時間同步；
[0019]c、通過PLC采集單元將時間同步后的壓力數(shù)據(jù)送入SCADA服務(wù)器；
[0020]d、通過SCADA服務(wù)器接收各站點PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)并傳輸至泄漏監(jiān)測服務(wù)器；
[0021]e、通過泄漏監(jiān)測服務(wù)器接收和分析處理各站點的壓力數(shù)據(jù)，以得出管道的泄漏狀態(tài)和泄漏點；以及
[0022]f、通過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PLC采集單元的壓力數(shù)據(jù)和提供OPC遠程數(shù)據(jù)訪問接口 ；
[0025]h、由SCADA服務(wù)器內(nèi)的OPCCI ient代理模塊通過OPC遠程數(shù)據(jù)訪問接口將匯集的壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測服務(wù)器。
[0026]進一步地，所述步驟e具體包括以下步驟:
[0027]1、由泄漏監(jiān)測服務(wù)器內(nèi)的判定模塊以設(shè)定頻率接收各站點的壓力數(shù)據(jù)并判定是否低于其對應(yīng)站點預(yù)置的最低監(jiān)測門限值;若某個站點壓力數(shù)據(jù)低于其對應(yīng)站點預(yù)置的最低監(jiān)測門限值，則輸出泄漏報警信息，該泄漏報警信息包括站點名稱和泄漏監(jiān)測時刻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)測服務(wù)器內(nèi)的匹配模塊從泄漏報警歷史庫中搜尋是否有與步驟i中輸出的泄漏報警信息相匹配的泄漏報警信息，相匹配的泄漏報警信息包括站點名稱和泄漏監(jiān)測時刻t2，相匹配的泄漏報警信息與步驟i中輸出的泄漏報警信息發(fā)生在同一管段，且兩者的時間差小于管段的時間閥值，所述時間閥值為兩站點之間直線距離比上負壓波沿管道傳播速度;若有，則輸出相匹配的泄漏報警信息，然后執(zhí)行步驟k;若無，則將步驟i中泄漏報警信息存儲在報警歷史庫中，然后執(zhí)行步驟i ;
[0029]k、由泄漏監(jiān)測服務(wù)器內(nèi)的泄漏點定位模塊根據(jù)組成的匹配對站點之間直線距離、時間差和負壓波沿管道傳播速度對泄漏點進行定位。
[0030]進一步地，所述步驟k采用定位公式X = [ L-v (11 _t2) ] / 2實現(xiàn)泄漏點的定位，
[0031]其中，L為tl站點和t2站點間的直線距離，V為負壓波沿管道傳播速度，X為泄漏定位點相對于t2站點的距離。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:通過設(shè)于管道各個站點壓力傳感器、GPS單元和數(shù)據(jù)同步器實現(xiàn)了對壓力數(shù)據(jù)進行精確的時間同步；由PLC采集單元將時間同步后的壓力數(shù)據(jù)傳輸至SCADA服務(wù)器，由SCADA服務(wù)器匯集所有站點壓力數(shù)據(jù)并提供遠程訪問接口，通過訪問接口將數(shù)據(jù)上傳至泄漏監(jiān)測服務(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)的可靠性和準確性;最后由泄漏監(jiān)測服務(wù)器完成對壓力數(shù)據(jù)判定、匹配和泄漏定位，實現(xiàn)了多站點管道間的泄漏監(jiān)測并提高了最終計算結(jié)果的準確性。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明實施例的負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2是本發(fā)明實施例的負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)信號傳遞示意圖；以及
[0035]圖3是本發(fā)明實施例的采用負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0037]圖1是本發(fā)明實施例的負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明實施例中負壓波管道泄漏監(jiān)測系統(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、SCADA服務(wù)器、泄漏監(jiān)測服務(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)測服務(wù)器包括判定模