地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法和装置。在原油输送管道的保温层中安装温度传感器节点，温度传感器节点将检测到温度变化信息传递给无线网关节点，无线网关节点将信息传输到远程控制中心，远程控制中心对信息进行分析和处理，并判断泄漏点。本发明专利技术技术方案可对地埋原油运输管道的微小泄漏进行精确定位和监测，并且温度传感器节点的低功耗设计和其拓扑结构的布置方案使得整个监测系统的寿命得到了大大的延长。当系统监测到管道发生泄漏时，离泄漏点最近的上下游两个管道阀门将自动关闭，减少原油的泄漏。

【技术实现步骤摘要】
地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法和装置
本专利技术属于地埋运输管道故障排查诊断
，具体涉及采用无线传感器网络线性拓扑结构的精确定位监测地埋原油运输管道微小泄漏的方法。
技术介绍
地埋原油运输管道在原油输送过程中由于原油的粘度比较高，为了便于运输，减小运输成本，需要在原油运输前先将原油加热到一定的温度，从而降低原油的粘度，提高原油的运输效率，为了减少原油在运输过程中的热量传递，需要对管道外侧加上额外的保温措施。通常传输原油的管道结构是:先在输油钢管外侧涂防腐层，然后包裹绝缘的保温材料，保温材料通常是岩棉或是离心玻璃棉，最后在保温材料外侧包裹镀锌铝皮。目前国内外管道泄漏监测方法有很多，主要分为基于硬件的检漏方法，和基于软件的检漏方法两类。基于硬件的漏检方法是指在沿管道沿线布置特殊传感器来对管线进行监测的方法。基于软件的检漏方法是指对实时采集的温度、流量和压力信号通过计算机进行实时分析和处理，以此来检测泄漏并定位，此技术受到人们越来越多的关注，并逐渐发展成为检漏技术的主流和趋势。基于硬件的检漏方法有:声发射技术、检漏电缆法、检漏光纤法、土壤成分监测法、管线超声波监测法等方法。基于软件的检漏方法有:体积或质量平衡法、压力点分析法(PPA)、压力梯度法、负压波法、统计检漏法、实时模型法。这些方法各有优缺点，但是普遍对管道的微小泄漏不敏感，因而不能准确得知微小泄漏点的具体位置，因此对于后期开挖更换管道费用高，工作量大。
技术实现思路
为了解决现有技术中对于地埋原油管道的微小泄漏难以精准测量和精确定位的技术问题，本专利技术提供了一种地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法和装置。地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法，在原油输送管道的保温层中安装温度传感器节点，当管道发生微小的泄漏时，泄漏的原油将进入管道的保温层，温度传感器将会检测到周围温度的变化，温度传感器节点将检测到温度变化信息通过无线多跳的方式依次传递给相邻的传感器节点，最后将信息传递给无线网关节点，无线网关节点再将信息传输到远处的远程控制中心，远程控制中心接收到信息后对信息进行分析和处理，并判断泄漏点，远程控制中心派遣相关的工作人员去现场抢修，并且远程控制中心发出阀门关闭信号到离泄漏点最近的两个自动阀门处，收到关闭信号的阀门自动将阀门关闭，直到工作人员将管道的泄漏点修复后，再开启自动阀门。地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测装置包括若干沿地埋原油运输管线分布的温度传感器节点、无线网关节点和远程控制中心。其中温度传感器节点由4部分构成，包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和能量供应模块。数据采集模块由温度传感器和A/D转换器组成。数据处理模块由微处理芯片和存储器组成。温度传感器节点中信息的处理过程包括:首先温度传感器采集温度信息，并且采集到的原始信息是模拟量，传感器首先将采集到的模拟信息传输到A/D转换器，将模拟信号转化成数字信号，然后将数字信号传输到数据处理模块，处理器对接收到的信息进行处理后将数据放入存储器，并将数据传输到无线通信模块，无线通信模块中的收发器通过无线信道进行数据传输与相邻的温度传感器节点进行通信。监测系统中的无线网关节点接收温度传感器发送的信号，并通过3G网络连入INTERNET网络与远程控制中心通信，并将所接收到的信息发送到远程控制中心。远程控制中心接收到远处无线网关节点发来的信息后，对接收到的信息进行分析和处理，判断管道是否可能发生泄漏。当远程控制中心判断出管线发生泄漏后，查看发出初始信号的温度传感器节点编号，从而对泄漏点进行定位。远程控制中心将阀门关闭信号通过因特网发送给管道沿线的无线网关节点，无线网关节点再将此信息传输给离泄漏点最近的两个自动控制阀门。在地埋原油输送管线间安装有自动控制阀门，当自动控制阀门接收到远程控制中心的阀门关闭信号后自动将阀门关闭，直到工作人员将管道修复后工作人员再将阀门重新开启。在本专利技术中温度传感器节点按一定的采样周期采集管道保温层的温度，温度传感器节点中的数据处理模块对采集到的数据进行处理，将采集到的温度值与设定的温度阈值进行比较，当微处理器判断出采集到的温度小于所设定的阈值温度时，采集的温度信号将不被发送出去，当微处理器判断出采集到的温度值大于或等于所设定的温度阈值时，无线通信模块将采集到的温度信息传递给相邻的温度传感器节点。传感器节点的拓扑布置方法，温度传感器节点布置在地埋原油输送管线保温层中，并且布置在管道保温层的最底端，当管道发生微小泄漏时，由于受到重力的作用，漏油将有汇聚到保温层底端的趋势，因此布置在管道保温层底端的温度传感器更容易检测到原油的泄漏。而且这种布置方式使温度传感器相当于处在稳定平衡状态，由于受到竖直向下的重力的作用，因此当温度传感器此时受到微小的扰动时，温度传感器保持原来的平衡位置不会发生移动。相反将温度传感器节点布置在管道的其它位置时温度传感器相当于处在不稳定平衡状态，由于受到重力的作用，温度传感器节点有向下运动的趋势而挤压保温材料，而保温材料通常选用岩棉或离心玻璃棉都是较柔软的材料。经过较长时间的挤压后保温材料将会挤压变形，温度传感器也将随保温材料发生移动，因而可能会影响温度传感器节点之间的无线通信，并且由于在保温材料中将会留有空隙，而影响保温材料的保温性能。在确定温度传感器节点之间的间距时，使每一个温度传感器节点传输的信号可覆盖周围4个节点，当与温度传感器节点相邻的节点因发生故障而不能通信时，信号可以传输到故障节点一侧的另外一个节点，因而这种布置温度传感器节点的方法可提高整个无线监控系统网络的可靠性。温度传感器节点通讯模块遵循Zigbee无线通信协议。Zigbee技术是具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信技术。Zigbee技术是一种有统一标准的短距离无线通信技术，其物理层和MAC层协议为IEEE802.15.4协议标准，网络层由Zigbee技术联盟制定，应用层的开发应用则根据用户的需求，自行进行开发利用，因而该项技术能够为用户提供机动和灵活的组网方式，并且Zigbee自组织网络中能够连接多大65536个设备，满足本专利技术的要求。相对于现有的技术中的方案，本专利技术的优点是:本专利技术技术方案可对地埋原油运输管道的微小泄漏进行精确定位和监测，并且温度传感器节点的低功耗设计和其拓扑结构的布置方案使得整个监测系统的寿命得到了大大的延长并且提高了系统的可靠性。当系统监测到管道发生泄漏时，离泄漏点最近的上下游两个管道阀门将自动关闭，减少原油的泄漏。在本专利技术中温度传感器节点被布置在管道的保温层中，因此当温度传感器节点的能量耗尽时，不方便更换温度传感器节点的电池，因而采用休眠-唤醒机制的传感器作业，能够减少温度传感器节点的能量消耗，提高整个监控系统的寿命。【附图说明】图1为本专利技术中地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法的示意图。图2为本专利技术中温度传感器节点在原油运输管道中布置的示意图。图3为本专利技术中温度传感器节点的示意图。图4为本专利技术中采集和信号处理的流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法，在原油输送管道的保温层中安装温度传感器节点，当管道发生微小的泄漏时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法，其特征在于：在原油输送管道的保温层中安装温度传感器节点，温度传感器节点将检测到温度变化信息传递给无线网关节点，无线网关节点将信息传输到远程控制中心，远程控制中心对信息进行分析和处理，并判断泄漏点。

【技术特征摘要】
1.地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法，其特征在于:在原油输送管道的保温层中安装温度传感器节点，温度传感器节点将检测到温度变化信息传递给无线网关节点，无线网关节点将信息传输到远程控制中心，远程控制中心对信息进行分析和处理，并判断泄漏点。2.根据权利要求1所述的地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测方法，其特征在于:所述温度传感器节点设定温度阈值；所述温度传感器节点中的数据处理模块对采集到的数据进行处理，将采集到的温度值与设定的温度阈值进行比较，当判断出采集到的温度小于所设定的阈值温度时，采集的温度信号将不会通过无线通信模块传递给相邻的温度传感器节点；当判断出采集到的温度值大于或等于所设定的温度阈值时，温度传感器节点将采集到的温度信息传递给相邻的温度传感器节点。3.地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测装置，其特征在于:所述装置包括温度传感器节点、无线网关节点以及远程控制中心；温度传感器节点由数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和能量供应模块组成。4.根据权利要求3所述的地埋原油运输管道微小泄漏精确定位监测装置，其特征在于:数据采集模块中包含有温度传感器和A/D转换器，A/D转换器将温度传感器的模拟量转化成数字信号，然后将数字信号传输到数据处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，顾敏敏，袁宁一，高琪，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：