[发明专利]一种基于声发射技术的输油管道监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及输油管道的监测技术领域，且特别涉及一种基于声发射技术的输油管道监测系统。

背景技术

近年来输油管道已成为石油输送的主要渠道，输油管道常连接于城市与城市之间，甚至连接于国与国之间，其特点是管道距离很长(几十公里到几千公里不等)。输油管道的使用使得石油运输成本大为降低，但是由于管道很长，且常常铺设于荒野之中，由于目前尚未有一种有效的保护措施，这使得不法分子能够比较容易地对管道进行挖掘，破坏管道，盗取石油，从而造成管道损毁以及经济损失。因此，如何设计一种输油管道监控系统，以便有效地监控和保护输油管道成为急需解决的问题。

声发射是一种常见的物理现象，当材料受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应力应变能的现象称为声发射(Acoustic Emission，简称AE)。声发射技术是一种用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术。它可以在构件或材料的内部结构、缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行检测。其主要特点在于能对材料的断裂行为进行实时的动态分析，以及动态检测/监测和评价构件的结构完整性。这种声发射技术在检测材料的健康疲劳方面具有广泛的应用。利用声发射技术，针对输油管道监控，当输油管道受到挖掘等破坏冲击时，管道材料内部或者外部产生变形或断裂，从而产生声发射信号，接收并解析这种信号，就可以知道是否有入侵事件发生。而输油管道外部的振动、扰动等不会发生声发射现象，因此不会产生报警信号，因而漏报率很低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于声发射技术的输油管道监测系统，可以有效监测输油管道，达到最大限度保护管道安全的目的。

为了达到上述目的，本发明采用一种基于声发射技术的输油管道监测系统，其特征在于：所述监测系统由多个局域监测子系统和系统工作站组成。

每个局域监测子系统由若干个声发射传感器、一个CAN集线器、一个无线发送处理器和CAN总线组成。

所述每个声发射传感器都挂在CAN总线上，通过CAN总线和CAN集线器连接。

所述CAN集线器和无线发送处理器通过CAN总线直接相连接。

所述系统工作站由无线接收处理器和系统服务器(如PC机)组成，两者之间通过串口等总线连接。

系统各部分功能如下：

所述局域监测子系统，其作用在于通过声发射传感器实时监测输油管道的安全情况，当有挖掘等破坏性入侵事件发生时，产生报警信息，并把报警信息通过无线网络发送到系统工作站。

进一步地，每个局域监测子系统所监控的范围大约在20km。当石油管道距离比较长时，根据需要布防多个局域监测子系统，每个局域监测子系统独立运行，实施监控。

所述声发射传感器，其作用在于当输油管道有挖掘等破坏性入侵事件发生时，能产生报警信息(如破坏级别、传感器位置等信息)，并通过CAN总线把报警信息上传到CAN集线器。

进一步地，声发射传感器沿着输油管道安置(即布防)，两个声发射传感器之间间隔通常在500米左右。

进一步地，由于声发射传感器灵敏度高，任何破坏性入侵均能使之产生报警，因此采用模式识别算法，能比较好的过滤掉虚警。另一方面，输油管道外部的振动、扰动等不会发生声发射现象，因此不会产生报警信号，因而漏报率很低。

所述CAN集线器，其作用在于接收来自两条CAN总线的报警信息，并把报警信息通过与无线发送处理器相连的CAN总线上传到无线发送处理器。

所述无线发送处理器，其作用在于接收来自CAN集线器的报警信息，并把报警信息通过无线网络发送到远端的系统工作站。

所述CAN总线，由多芯屏蔽双绞线电缆构成。

所述系统工作站，其作用在于通过无线接收处理器接收来自各个局域监测子系统的报警信息，实时监控整条输油管道的安全状况。

所述无线接收处理器，其作用在于通过无线网络接收来自各个局域监测子系统的报警信息，并把报警信息通过串口等总线传送给系统服务器。

所述系统服务器，其功能是根据接收到的报警信息，产生报警，并定位有入侵事件发生的位置，从而实时监测输油管道的安全状况。

所述一种基于声发射技术输油管道监测系统，其工作过程如下：

第一步，当输油管道某个位置发生破坏性入侵事件时，处于该布防范围内的声发射传感器接收到声发射信号，通过算法判断入侵事件是否达到报警级别，如果达到报警级别则产生报警信息，然后通过CAN总线把此报警信息传送到CAN集线器；