基于GPS授時(shí)及時(shí)鐘細分的管線(xiàn)破壞定位

摘 要：為了保證管道輸送的正常運行，對管道進(jìn)行破壞預警監測具有極為重要的現實(shí)意義，快速、準確地判定事發(fā)地點(diǎn)是預警監測的重要內容。設計了管道預警監測及定位的系統方案，分析了其監測定位原理，并指出破壞聲波信號傳輸至上、下游相鄰各監控站點(diǎn)的時(shí)間差是影響精確定位的主要因素，詳細闡述了運用GPS授時(shí)為基準的時(shí)鐘同步細分技術(shù)，更精確地捕獲聲波信號到達相鄰各監控站點(diǎn)的時(shí)刻，實(shí)驗效果良好。為快速、精確定位破壞事發(fā)位置提供一種新的有效的技術(shù)。
關(guān)鍵詞：GPS；時(shí)鐘細分；管線(xiàn)；破壞；定位

1 引言
管道運輸業(yè)具有成本低、節省能源、安全性高、傳送距離長(cháng)及供給穩定等優(yōu)點(diǎn)。在運輸液體、氣體和漿液等方面具有獨特的優(yōu)勢，尤其在石油、化工、天然氣及城市供水等產(chǎn)業(yè)中有著(zhù)不可替代的作用。我國管道建設在近二十年得到了快速的發(fā)展，并且在十一五發(fā)展規劃中明確提出還要建設四大油氣管道。

隨著(zhù)管齡的增長(cháng)，由于自然損壞造成的泄漏變得日益嚴重，特別是在各大采油作業(yè)區及廣遠的輸油氣管路上，人為破壞偷盜現象時(shí)有發(fā)生。管道泄漏不僅會(huì )影響管道輸送的正常進(jìn)行，造成重大經(jīng)濟損失，而且當輸送有毒害、腐蝕性、易燃易爆的介質(zhì)時(shí)，還會(huì )污染環(huán)境，引起火災爆炸事故。因此，對管道泄漏的檢測及破壞點(diǎn)定位具有極為重要的現實(shí)意義[1]。

引發(fā)管道泄漏事故的種種原因中，人為蓄意破壞(打孔、切割、鉆孔)已超過(guò)自然因素而位居首位[2]，因此，研究管道安全受到威脅或剛遭受破壞時(shí)就能檢測定位的預警系統可防患于未然?？焖?、準確地判定事發(fā)地點(diǎn)又是預警監測的重要內容，本設計采用GPS基準時(shí)鐘細分技術(shù)精確獲得特征信號傳輸至各監控站點(diǎn)的時(shí)刻，通過(guò)時(shí)間標簽的差值計算和監控站點(diǎn)之間的距離分別獲取特征信號向上游和下游傳播的速度，進(jìn)而確定管道破壞的準確位置。

2 系統設計及定位原理
2.1系統總體設計
整個(gè)系統如圖1所示，由若干個(gè)監測站點(diǎn)、GPRS網(wǎng)絡(luò )、Internet網(wǎng)、一個(gè)數據服務(wù)中心構成[3]。監測站點(diǎn)沿管線(xiàn)分布，負責信號的收集、信息處理和發(fā)送。數據服務(wù)中心的計算機具備IP地址，通過(guò)Internet網(wǎng)和GPRS無(wú)線(xiàn)信道，利用數據傳輸終端(DTU)與管道智能檢測終端單元(RTU)實(shí)時(shí)透明傳輸數據，可實(shí)現傳輸管線(xiàn)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監測、故障報警、破壞點(diǎn)定位等綜合管理功能。

圖1 管線(xiàn)破壞預防監測及其定位系統