一、课题综述及研究意义 管道运输是随着天然气、石油的开发应用，而形成的一种独特运输方式，这种运输方式已经成为现代五大货物运输方式之一。管道运输不受气候因素限制，运送量大，可连续作业，成本低等优点。2004年，我国开展西气东输工程，管线全长3856 km，是一条长距离、大口径、高压力、大输量的天然气管线。2009 年底的西气东输二线工程完成，管线总长超一万公里，是世界上最长的天然气运输管道。至此，我国西气东输管道网络基本形成。 随着输气管道业的快速发展，管道泄漏的问题日益严峻。引起管道泄漏的原因很多，包括管道自身因素和人为因素。管道自身因素包括管道服役时间过长、燃气对管道腐蚀等因素。人为因素则有不法分子打孔偷盗等。管道发生泄漏，不及时处理，很容易发生火灾、中毒、爆炸等恶性事故。管道泄漏给国家和企业带来巨大的经济损失。为了防止泄漏事故的发生，避免大量经济损失，有效的打击犯罪分子，通过科学手段开发一套具有实时性、连续性的输气管道泄漏监测系统才是当务之急，输气管道泄漏监测系统的开发在管道运输领域具有重要的现实意义。 （1）输气管道泄漏监测系统的国外研究现状 1979年，福田敏男教授提出了基于压力梯度的时间序列分析的方法。此方法利用自回归模型对压力梯度进行统计分析，来检测管道是否泄漏。 1988年，A.Benkherouf 提出了卡尔曼滤波器的方法，该方法可对管道中间状态估计、跟踪故障变化等。 2001年，Verde 运用了最小非线性度观测器的方法，通过研究泄漏点的非线性方程关系来计算泄漏的位置。仅在实验室完成了这个实验。 2004年，DeFreitas提出了通过小波变换法来分析复杂的检测信号，小波变换法弥补了传统傅里叶变换法的缺点，可以对检测信号进行去噪，继而分析。 （2）输气管道泄漏监测系统的国内研究现状 1997年，天津大学提出了采用结构模式的方法来识别分析管道负压波，对检测到的负压波信号进行分段符号化的处理，送入模式识别及分类系统，采用模式剖析算法判断泄漏是否发生。 2007年，张化光教授带领课题组研究的课题“流体输送管网的实时数据采集分析方法和高精度泄漏检测定位技术”，与中石化、中石油合作，成功开发出了高精度的泄漏检测产品。 如今，管道检测技术在我国已经日趋成熟，在相关研究人员的不懈努力下，越来越多切合实际情况的、高精度的检测方法被研发出来。我国管道检测技术走上了自主、创新、蓬勃发展的道路。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线 研究方法： 本课题通过研究基于负压波检测的方法，依靠现代信号处理技术来提高泄漏检测的灵敏度和漏点定位的精度，最后将虚拟仪器技术应用到实际的原油管道泄漏实时检测及定位系统中。 技术路线： 简述论证管道泄漏检测方法，并确定选用负压波检测法。 系统硬件方案设计。如传感器选型，单片机的最小系统设计，电源模块设计以及与PC通信模块设计。 系统软件方案设计。通过虚拟仪器技术，在 LabVIEW 环境下完成系统软件部分的设计，包括数据接收及存储模块，泄漏判断及报警模块，泄漏定位模块，网络校时模块等。 三、主要参考文献 [1] 王占山，陈钢等.长输管道泄漏检测和定位技术[J].沈阳工业学院学报2003，22 (2)：32-36. [2] 李利锋，白泽生.基于负压波和流量平衡的原油管道检漏定位系统[J]. 现代电子技术，2008，31(21)：120-126. [3] 苏维均，廉小亲等.负压波定位理论在输油管道泄漏检测系统中的应用[J].计算机信息，2003，19(3)：25-27. [4] 杨军，王桂增，方崇智.输油管道泄漏实时计算机监控系统[C].苏州：中国自动化学会过程控制科学报告会，1993，56-64. [5] 靳世久，唐秀家等.原油管道泄漏检测与定位[J].仪器仪表1997，18 (4)：343-348. [6] 孙延奎.小波分析及其应用[M].北京：机械工业出版社，2005：157-159，219-244. [7] 李晓维.虚拟仪器技术分析[J].电子测量与仪器学报，1996，10(3)：9-13. [8] 顾江.基于虚拟仪器的管道破坏监测系统设计与开发[D].浙江大学，2007. [9] 劭永社，陈鹰，李晶.一种基于小波系数相关性的图像降噪方法[J].武汉大学学报信息科学版，2005，30(9)：771-774. [10] BillmanL，Isermann R.Leak detection methods for pipelines[J].Automatica，1987，23(3)：81-385. [11] Verde C，Visairo N.Bank of nonlinear observers for the detection of multiple leaks in a pipeline[C].Proceedings of I EEE Conference on Control Application，2001，714-719. [12] Verde C.Multi2leak detection and isolation in fluid pipelines[J].Control Engineering Practice，2001，(9)：673－682. [13] 蒋仕章，蒲家宁.石油天然气长输管道泄漏检测及定位方法[J].油气储运，2000，19(3)：50-52. [14] 杨杰，王桂增.输气管道泄漏诊断技术综述[J].化工自动化及仪表，2004，31(3)：1-5. [15] 夏海波，张来斌，王朝辉.国内外油气管道泄漏检测技术的发展现状[J]．油气储运，2001，20(1)：1-5. [16] 王政.基于LabVIEW的输油管道泄漏实时检测系统的开发[D].重庆大学硕士学位论文，2011. [17] 李博.虚拟仪器技术在管道泄漏故障诊断中的应用研究[D].西安石油大学硕士论文，2010. [18] 史迩冬.基于USB接口的51单片机与PC机通信的方法[J].大众科技，2008，11(2)：21-22. [19] 王树达.基于LabVIEW的管道泄漏序贯比检测技术研究[D].大庆石油学院，2009. [20] 常景龙，李铁.输气管道泄测检测技术的选择和优化[J].油气储运，2000，19(5)：9-13. [21] 朱爱华.卡尔曼滤波和序贯概率比检验在管道泄漏监测中的应用[D].天津大学硕士学位论文，2006. [22] 靳世久，王立宁.瞬态负压波结构模式识别法原油管道泄漏检测技术[J].电子测量与仪器学报，1998，12(1)：59-64. 二、毕业设计（论文）工作实施计划www.Eeelw.com （一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 理论分析设计： 1、系统设计方案的分析论证； 2、上位机管理平台的基本功能设计。 硬件设计要求： 1、确定要选择的器件及其类型； 2、绘制出详细的硬件结构框图与原理图。 软件设计要求： 1、配合硬件设计实现最优化设计； 2、绘制程序流程框图。 |
