一种基于模拟仿真技术的管网微小泄漏缺陷检测系统技术方案

一种管网微小泄漏缺陷检测系统，具有：管道数据采集设备，包括：可编程逻辑控制器(PLC)，负责分段采集管道数据；远程终端单元(RTU)，负责分段采集管道数据；管网SCADA系统，包括：数据采集服务器，对可编程逻辑控制器或远程终端单元采集的管道数据进行读取处理，并通过总线传送到SCADA服务器；SCADA服务器，负责对采集数据进行运算、存储处理；管网SCADA系统提供每一个被测段的压力、温度或流量等测量值，通过管网SCADA系统的通讯接口与微小泄漏缺陷检测系统进行通信；微小泄漏缺陷检测系统，包括：通讯接口；泄漏检测主机，其控制管网SCADA系统进行测漏操作，当检测到管网泄漏时发出报警，并计算出泄漏率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及压力管道缺陷检测
，尤其涉及一种基于模拟仿真技术的管网微小泄漏缺陷检测系统。
技术介绍
管道供油工程是燃油运营服务的重要基础设施。供油工程包括长输管道、中转油库、使用油库和加油管网等关键组成部分。由于管道输送具有成本低、节省能源、安全性高及供给稳定等优点，管道运输在世界范围内迅速发展。由于长时间的运行腐蚀和磨损、设备的自然老化、地质灾害以及人为损坏等原因，燃油管网微小缺陷(如腐蚀穿孔、焊接裂缝等)导致的泄漏事故时有发生。燃油管网泄漏缺陷造成资源浪费，给管网的安全运行带来严重威胁，对周边生态环境和安全造成巨大损害。管道缺陷检测问题是目前管道供油系统面临的一大难题。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本技术提供一种基于模拟仿真技术的管网微小泄漏缺陷检测系统，考虑到各种对管道泄漏量改变明显的环境因素，本技术立足于对管道信号噪音的处理，将系统获得的信号通过维纳滤波方法抑制管道信号噪声，提高被检测信号的信噪比，并对管道数据进行校准，之后基于本技术提出的模拟仿真技术进行管网微小泄漏检测。该系统需要首先建立起管网的模拟仿真模型，并以过滤和校准后的`压力和温度实时数据作为管网模拟仿真模型输入，通过模拟仿真技术计算管网泄漏率，当泄漏率高于一定门限时，系统发出管道泄漏报警。该系统具有管道数据采集设备，包括可编程逻辑控制器(PLC)，负责分段采集管道数据；远程终端单元(RTU)，负责分段采集管道数据；管网SCADA系统，包括数据采集服务器，对可编程逻辑控制器或远程终端单元采集的管道数据进行读取处理，并通过总线传送到SCADA服务器；SCADA服务器，负责对采集数据进行运算、存储处理；管网SCADA系统提供每一个被测段的压力、温度或流量等测量值，通过管网SCADA系统的通讯接口与微小泄漏缺陷检测系统进行通信；微小泄漏缺陷检测系统，包括通讯接口 ；泄漏检测主机，其`控制管网SCADA系统进行测漏操作，当检测到管网泄漏时发出报警，并计算出泄漏率。测试结果表明，该专利技术适用于检测管道微小泄漏，可在50分钟内检测到泄漏率为O.04升/小时/立方米的管道泄漏。该系统的检测速度、灵敏度和可靠性达到了国际先进水平。以下结合附图和实施方式对本技术作进一步详细说明。附图说明图1管网微小泄漏缺陷检测系统框图。具体实施方式基于模拟仿真技术的管网微小泄漏缺陷检测系统总体框图如图1所示，1.管网SCADA系统；2. SCADA服务器；3..通讯接口(管网SCADA系统端)；4.总线；5.数据采集服务器；6.可编程逻辑控制器；7.远程终端单元；8.微小泄漏缺陷检测系统；9.泄漏检测主机；10.通讯接口(管网微小泄漏缺陷检测系统端)。该系统具有管道数据采集设备，包括可编程逻辑控制器(PLC)，负责分段采集管道数据；远程终端单元(RTU)，负责分段采集管道数据；管网SCADA系统，包括数据采集服务器，对可编程逻辑控制器或远程终端单元采集的管道数据进行读取处理，并通过总线传送到SCADA服务器；SCADA服务器，负责对采集数据进行运算、存储处理；管网SCADA系统提供每一个被测段的压力、温度或流量等测量值，通过管网SCADA系统的通讯接口与微小泄漏缺陷检测系统进行通信；微小泄漏缺陷检测系统，包括通讯接口 ；泄漏检测主机，其控制管网SCADA系统进行测漏操作，当检测到管网泄漏时发出报警，并计算出泄漏率。以下详细说明系统处理的各个技术环节。1. 数据获取与管网SCADA系统的通讯基于模拟仿真技术的管网微小泄漏缺陷检测系统可安装在任何支持与第三方软件通信的管网SCADA系统中。管网SCADA系统通讯接口可以是软件接口、工业以太网接口、现场总线接口或串行通信接口。微小泄漏缺陷检测系统通过通讯接口从管网SCADA系统获取每一个被测段的压力、温度或流量等测量值。系统通过第三方软件接口每间隔固定时间向SCADA系统请求被测管段的压力和温度测量值。数据请求的时间间隔为O. 01秒到10秒之间。SCADA系统通过数据接口向本系统提供相应数值。 系统核心处理部分根据SCADA系统提供的数据进行模拟仿真计算得到泄漏率，并判断是否发生微小泄漏。2.管道压力数据噪声抑制封闭管道系统发生微小泄漏时，参数变化是非常微小的。这种参数的微小变化，很容易淹没在背景噪声中，因此必须将背景噪声滤除。本技术采用滤波方法，可以在很大程度上降低背景噪声的影响。I)定义管道信号模型如下y (t) = s (t) +n (t)(I)其中，y(t)是数据采集系统采集到的信号，采集到的信号可以是压力信号或温度信号。通常，采集到的信号包括目标信号及各种噪声和干扰；s(t)是管道内待检测目标信号；n(t)是背景噪声信号。其中，通过传感器采集管道测试期间的背景噪声，估计其噪声功率谱均值，经加权平均后作为系统背景噪声功率谱初始值 Kn(w0)= ^a{w)N{w)(2)2)背景噪声功率谱跟踪并选择系统信噪比较低的时刻和频率点，进行背景噪声功率谱的如下更新Nik ) = ^v(vJ+(1-又) Υ{Κ)<βΝ{Κ.ι)(3) n IN U others其中λ是遗忘因子，系统中选择λ取值范围为O. 8到1. O之间，β用来控制跟踪噪声信号功率谱的信噪比，系统中选择β取值范围在1. 2到5. O之间；3)维纳滤波在估计到噪声功率谱的基础上，通过以下公式去除噪声S{kn) = Y{kn)-N(kn)(4)3.管道数据的校准实际的管网泄漏受到管道材质、管道壁厚、管道埋地环境、地温、燃油组分等多种复杂因素的影响。其中，燃油组分将影响燃油物性，从而影响管道泄漏量大小。地温改变会影响管道的容积，也会影响燃油温度，从而造成燃油粘度变化，最终影响管道泄漏量大小。在对管网微小泄漏进行检测时，需要考虑到这些对管道泄漏量改变明显的影响因素，对管道数据进行校准。以管道压力数据为例，压力数据校准可写成下列函数P' = f (温度，管径，壁厚等)(5)对于特定的管线， 实测多组数据后，可以确定上式中的数学模型和工作参数。4.管道模拟仿真本技术提出基于模拟仿真技术进行管网微小泄漏检测。该系统需要首先建立起管网的模拟仿真模型。并以压力和温度实时数据作为管网模拟仿真模型输入，通过模拟仿真技术计算管网泄漏率，当泄漏率高于一定门限时，系统发出管道泄漏报警。以下将给出管网模拟仿真模型建立的详细说明。I)管网模型简化通常，管网由特殊材质的钢管焊接而成，其中充满燃油。现代管网规模宏大(比如机场环境)，管网拓扑结构也极其复杂，同时由于管网燃油输送需要，管网需要阀门、泵、温度压力变送器等力学性能极其复杂的配件。实际的管网力学模型极其复杂。在建立管网力学模型时，需要对管网模型进行必要的简化。首先，假设管网中输送介质为燃油单一介质。这一假设也基本符合国内外管网的正常工况；其次，在分析过程中，假设阀门、泵、变送器等力学性能极其复杂的配件在检测过程中处于稳定状态，不会引起管网系统力学特征发生变化；最后，管网可以通过各种质量可靠的阀门分隔为独立的检测管段。为理论分析和计算方便，在同一个检测管段内，本技术将忽略弯头、三通、阀门、泵等复杂的管道部件，从而把被检测管段网简化为一个连续的圆柱形管道，管径与被检测管段相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管网微小泄漏缺陷检测系统，包括：管道数据采集设备，包括：可编程逻辑控制器(PLC)，负责分段采集管道数据；远程终端单元(RTU)，负责分段采集管道数据；管网SCADA系统，包括：数据采集服务器，对可编程逻辑控制器或远程终端单元采集的管道数据进行读取处理，并通过总线传送到SCADA服务器；SCADA服务器，负责对采集数据进行运算、存储处理；通讯接口，管网SCADA系统通讯接口为软件接口、工业以太网接口、现场总线接口或串行通信接口；管网SCADA系统提供每一个被测段的压力、温度或流量等测量值，通过管网SCADA系统的通讯接口与微小泄漏缺陷检测系统进行通信；微小泄漏缺陷检测系统，包括：通讯接口，微小泄漏缺陷检测系统通讯接口为软件接口、工业以太网接口、现场总线接口或串行通信接口；泄漏检测主机，其控制管网SCADA系统进行测漏操作，当检测到管网泄漏时发出报警，并计算出泄漏率。

【技术特征摘要】
1.一种管网微小泄漏缺陷检测系统，包括 管道数据采集设备，包括可编程逻辑控制器(PLC)，负责分段采集管道数据；远程终端单元(RTU)，负责分段采集管道数据； 管网SCADA系统，包括 数据采集服务器，对可编程逻辑控制器或远程终端单元采集的管道数据进行读取处理，并通过总线传送到SCADA服务器； SCADA服务器，负责对采集数据进行运算、存储处理； 通讯接口，管网SCADA系统通讯接口为软件接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄腾飞，罗群，马兵，
申请(专利权)人：黄腾飞，罗群，马兵，
类型：实用新型
国别省市：