[发明专利]一种油气化管道一体化监测预警系统

权利要求书

1.一种油气化管道一体化监测预警系统，其特征在于，所述系统包括无线压力传感器，无线温度传感器，无线多频宽带信号发送接收器，无线网关，云端服务器和信息处理终端；无线压力传感器、无线温度传感器安装于管道上；无线多频宽带信号发送接收器将各个传感器采集现场信息通过无线方式将信息上传给无线网关，网关通过有线/无线方式与云端服务器通信和信息处理终端相连，云端服务器通过现场采集的信息数据来分析判断管道和/或阀门的泄漏情况；

所述云端服务器包括：人机接口模块、信息显示模块、信息处理分析模块以及数据存储模块；人机接口模块用于管道管理人员与底层信息之间作为直接的交流平台；所述信息显示模块由两个子模块组成：包括实时管道压力信息显示模块、历史泄漏数据显示模块，用于提供和管道压力和流量、泄漏相关的实时数据以及历史日志信息；所述信息处理分析模块；信息处理分析模块用于压力泄漏数据分析与处理；当系统监测到数据异常时，将发生报警警告，发生严重泄漏；所述数据存储模块；数据存储模块对传感器采集到的信息和信息分析处理模块的处理后的信息进行存储，其包含实时信息库和历史信息库；所述历史信息库中包括根据历史统计获得的管道差值数据，以及不同压力信息，温度及时间的曲线图；所述系统通过无线远程互通形成对大型管道区域进行信息采集，用于完成所在管道区域的有效泄漏压力异常信号采集；无线压力和温度传感器自组织成传感器管道监视子系统；

其中，所述信息分析处理模块还用于远程处理控制，当流量计数器的误差不在阈值范围内时确定为存在泄漏可能，根据各阀门的设置区域将限定管道划分成不同的区域，检测各个不同区域管道中标称静压的变化；如果静压保持恒定则判断区域不存在泄漏；

当确定静压存在变化时则判断该区域存在泄漏可能，关闭一对隔开的截断阀形成一段含有液体的堵塞封闭管道，将与通常通过输入管道输送的液体相似的替代液体引入封闭管道，该替代液体的引入量弥补正常输送液体体积的减少；

在所述封闭管道外建立管道流体的第一循环流路，通过节流阀控制所述第一循环流路中循环管路流体的流量，使所述第一循环流路中的部分液体接入管道流入所述堵塞封闭的管道段，并测量流经所述接入管道的液体量；

控制该封闭管道段加装的加热装置；将封闭段中的液体加热和冷却至少一次；在所述加热期间的至少一个期间以及在所述冷却期间的至少一个期间再次测量沿着接入管道的任何液体的量；确定在所述加热期间所测量的液体流动量与所述冷却期间所测量的液体流动量之间的差；

当判断流量差值小于阈值，则判断静压变化是由于管道温度差异引起时则判断无泄漏；当流量差值不在阈值范围内则启动报警装置动作；并且根据每单位时间引入封闭管道的替代液体的量来推断泄漏的大小；

所述信息分析处理模块还用于当判断泄漏时执行泄漏点的定位，根据管道两端无线压力传感器，分别在不同时间检测到压力波的变化，判断泄漏点的位置；确定压力波的传播速度，通过如下公式根据负压力波传到传感器的时间差对泄漏点进行定位；

其中，X为泄漏点距离首端监测点距离，L为两监测点之间管道长度，v为压力波传播速度，v₁为油品传播速度，Δt为首尾两端传感器接收到压力波的时间差；其中L，v₁为已知量，确定压力波传播速度及两传感器监测到压力波信号的时间差，确定泄漏位置；

所述信息分析处理模块还用于对采集到的压力异常信号进行去噪和识别处理，对压力信号执行小波分解，从高频到低频分解成为8个频率成分的信号；对各个频带进行时域分析，提取频带信息的能量则有：

公式中，S_3j为频带j的压力信号，其对应的能量为E₃j，|X_jk|为重构信号，n为压力信号采样点数；经过小波包分解后的8个频带内的各个小波进行能量计算，对8个频带的能量进行归一化处理，得到特征向量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：无线压力传感器和温度传感器的信息采集节点将采集到的信息通过不同的传感器连接点进行转发，在压力和温度数据传递的过程中，能够被分布在管道周围的其他节点处理，经过对应的多个无线压力传感节点和无线温度传感器的有效传递到达信息处理终端。