一种海底输油管道泄漏监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种海底输油管道泄漏监测系统及方法，其特征在于，包括分站系统和主站系统，其中，每一分站系统均包括次声波传感器、前置放大器、数据采集装置和BD/GPS授时装置，主站系统包括数据处理系统和显示终端；次声波传感器用于实时采集待测管道内对应监测点处介质的次声波信号并转换为次声波电信号；前置放大器用于对次声波电信号进行放大滤波；数据采集装置用于将放大滤波后的次声波电信号转换为次声波数据；BD/GPS授时装置用于得到校准后的次声波数据，并发送至数据处理系统；数据处理系统用于判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置，本发明专利技术可广泛用于海底管道监测领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种海底输油管道泄漏监测系统及方法
本专利技术是关于一种海底输油管道泄漏监测系统及方法，属于海底管道监测领域。
技术介绍
海上采油平台和海底输油管道是保障国家能源安全的重要因素，由于输油管道埋在海底，一旦发生泄漏，将造成重大的安全和环境事故。因此，管道的泄漏监测和及时发现泄漏事件非常重要。同时，由于输油管道深埋海底，管道监测难度很大。目前，人工巡检法、压力波法和流量监测法均是海底管道泄漏监测的常用方法，但是，上述这些方法均存在灵敏度不高、定位不精确和反应滞后的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种灵敏度高、定位精确且反应迅速的海底输油管道泄漏监测系统及方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种海底输油管道泄漏监测系统，包括分站系统和主站系统，其中，每一所述分站系统均包括：次声波传感器，各所述次声波传感器分别固定设置在待测管道对应的监测点处，所述次声波传感器用于实时采集待测管道内对应监测点处介质的次声波信号并转换为次声波电信号；前置放大器，用于对次声波电信号进行放大滤波处理；数据采集装置，用于将放大滤波处理后的次声波电信号转换为次声波数据；BD/GPS授时装置，用于对次声波数据进行时间校准，得到校准后的次声波数据；所述主站系统包括：数据处理系统，用于对校准后的次声波数据进行分析处理，判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置；显示终端，用于显示次声波波形、待测管道的管道地图、泄漏点的位置和所述分站系统的状态。进一步地，所述数据处理系统内设置有：滤波模块，用于对各校准后的次声波数据进行滤波处理，得到滤波后的次声波数据；特征提取模块，用于提取出各滤波后次声波数据的特征；模板匹配模块，用于预先建立泄漏信号模板和工况信号模板，并采用模板匹配方法和支持向量机算法，根据各校准后的次声波数据以及对应提取出的特征进行模板匹配；定位计算模块，用于基于模板匹配结果，根据校准后的次声波数据之间的时间差，确定泄漏点的位置；预警模块，用于当待测管道存在泄漏点时，通过所述显示终端进行预警。进一步地，每一所述次声波传感器接收的声波频率均为0.001Hz～20Hz。进一步地，每一所述BD/GPS授时装置均通过对应数据通讯装置连接所述数据处理系统。进一步地，每一所述数据通讯装置均采用无线或有线通讯方式。进一步地，所述BD/GPS授时装置的授时精度为纳秒级别。进一步地，所述分站系统的数量为2，两所述次声波传感器分别固定设置在待测管道的两端。一种海底输油管道泄漏监测方法，包括以下内容：1)将分站系统分别设置在待测管道对应的监测点处；2)次声波传感器分别采用对应监测点处介质的次声波信号，转换为次声波电信号后发送至对应前置放大器；3)前置放大器将接收的次声波电信号进行放大滤波处理后发送至对应数据采集装置；4)数据采集装置将接收的放大滤波处理后的次声波电信号转换为次声波数据后发送至对应BD/GPS授时装置；5)BD/GPS授时装置对对应分站系统的次声波数据进行时间校准，得到校准后的次声波数据，并送至数据处理系统；6)数据处理系统对校准后的次声波数据进行分析处理，判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置；7)显示终端显示次声波波形、待测管道的管道地图、泄漏点的位置和分站系统的状态。进一步地，所述步骤6)的具体过程为：6.1)滤波模块对各校准后的次声波数据均进行滤波处理，得到滤波后的次声波数据；6.2)特征提取模块提取出各滤波后次声波数据的特征；6.3)模板匹配模块预先建立泄漏信号模板和工况信号模板，并采用模板匹配方法和支持向量机算法，根据各校准后的次声波数据以及对应提取出的特征进行模板匹配；6.4)定位计算模块基于模板匹配结果，根据校准后的次声波数据之间的时间差，判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置。进一步地，所述步骤6.3)的具体过程为：6.3.1)模板匹配模块预先建立泄漏信号模板和工况信号模板；6.3.2)模板匹配模块从泄漏信号模板和工况信号模板中提取部分数据作为样本数据与其对应的分类放入支持向量机模型中进行训练，根据泄漏信号模板和工况信号模板中剩余的数据检测支持向量机模型并调整支持向量机模型的参数；6.3.3)当数据处理系统接收到校准后的次声波数据时，将校准后的次声波数据输入至调整参数后的支持向量机模型进行分类，确定该校准后的次声波数据属于泄漏信号或是工况信号；6.3.4)模板匹配模块根据分类结果调用对应的模板对提取出的特征进行模板匹配。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、当海底管道泄漏事件发生时，在管道泄漏处的液体高速喷出，与管壁摩擦产生次声波，该次声波沿介质向管道两端传播，因此，本专利技术由于在待测管道两端分别设置分站系统，两分站系统分别连接主站系统，当海底输油管道发生泄漏时，能够及时快速地发出报警提示，使得相关人员能够及时采取措施，减少事故造成的危害。2、本专利技术的分站系统中由于设置有高灵敏度的次声波传感器，能够实时监测待测管道内介质的次声波信号，冗余设计减少系统故障发生的可能，经一系列处理后通过数据采集装置发送至主站系统的数据处理系统判断海底输油管道是否发生泄漏，能够实时不间断监测，管道泄漏时报警及时准确，且效率高，相关人员根据报警信息，能够及时的对管道进行维护，使危害降到最低。3、本专利技术的分站系统中由于设置有高精度的BD/GPS授时装置，能够保证不同监测点的分站系统的时间同步精度，使得但方法管道泄漏事件发生时，能够及时、有效、准确地报警。4、本专利技术可以在排除工况误报的前提下，可以降低误报率，进一步提高泄漏点的检测率，可以广泛应用于海底管道监测领域中。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图；图2是本专利技术系统中数据处理模块的数据处理流程图。具体实施方式以下结合附图来对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术提供的海底输油管道泄漏监测系统包括两分站系统1和一主站系统2，其中，每一分站系统1均包括依次连接的次声波传感器3、前置放大器4、数据采集装置5、BD/GPS(北斗/全球定位系统)授时装置6和数据通讯装置，主站系统2包括数据处理系统7和显示终端8。两次声波传感器3分别固定设置在待测管道两端的监测点处，次声波传感器3用于实时采集待测管道内对应监测点处介质的次声波信号并转换为次声波电信号，并发送至对应前置放大器4。前置放大器4用于对接收的次声波电信号进行放大滤波处理，并发送至对应数据采集装置5。数据采集装置5用于将放大滤波处理后的次声波电信号转换为次声波数据，并发送至对应BD/GPS授时装置6。BD/GPS授时装置6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，包括分站系统和主站系统，其中，每一所述分站系统均包括：/n次声波传感器，各所述次声波传感器分别固定设置在待测管道对应的监测点处，所述次声波传感器用于实时采集待测管道内对应监测点处介质的次声波信号并转换为次声波电信号；/n前置放大器，用于对次声波电信号进行放大滤波处理；/n数据采集装置，用于将放大滤波处理后的次声波电信号转换为次声波数据；/nBD/GPS授时装置，用于对次声波数据进行时间校准，得到校准后的次声波数据；/n所述主站系统包括：/n数据处理系统，用于对校准后的次声波数据进行分析处理，判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置；/n显示终端，用于显示次声波波形、待测管道的管道地图、泄漏点的位置和所述分站系统的状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，包括分站系统和主站系统，其中，每一所述分站系统均包括：
次声波传感器，各所述次声波传感器分别固定设置在待测管道对应的监测点处，所述次声波传感器用于实时采集待测管道内对应监测点处介质的次声波信号并转换为次声波电信号；
前置放大器，用于对次声波电信号进行放大滤波处理；
数据采集装置，用于将放大滤波处理后的次声波电信号转换为次声波数据；
BD/GPS授时装置，用于对次声波数据进行时间校准，得到校准后的次声波数据；
所述主站系统包括：
数据处理系统，用于对校准后的次声波数据进行分析处理，判断待测管道是否存在泄漏以及确定泄漏点的位置；
显示终端，用于显示次声波波形、待测管道的管道地图、泄漏点的位置和所述分站系统的状态。


2.如权利要求1所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，所述数据处理系统内设置有：
滤波模块，用于对各校准后的次声波数据进行滤波处理，得到滤波后的次声波数据；
特征提取模块，用于提取出各滤波后次声波数据的特征；
模板匹配模块，用于预先建立泄漏信号模板和工况信号模板，并采用模板匹配方法和支持向量机算法，根据各校准后的次声波数据以及对应提取出的特征进行模板匹配；
定位计算模块，用于基于模板匹配结果，根据校准后的次声波数据之间的时间差，确定泄漏点的位置；
预警模块，用于当待测管道存在泄漏点时，通过所述显示终端进行预警。


3.如权利要求1所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，每一所述次声波传感器接收的声波频率均为0.001Hz～20Hz。


4.如权利要求1所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，每一所述BD/GPS授时装置均通过对应数据通讯装置连接所述数据处理系统。


5.如权利要求4所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，每一所述数据通讯装置均采用无线或有线通讯方式。


6.如权利要求1所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，所述BD/GPS授时装置的授时精度为纳秒级别。


7.如权利要求1所述的一种海底输油管道泄漏监测系统，其特征在于，所述分站系统的数量为2，两所述次声波传感器分别固定设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，张晓灵，姚海元，李焱，蒋晓斌，郑利军，王清，陈海宏，程兵，秦蕊，刘永飞，朱军龙，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11