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DOLPHIN智能音波管道泄漏監測系統
作者：
時(shí)間：2013-01-10
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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3、DOLPHIN音波智能管道泄漏監測系統核心技術(shù)
音波管道泄漏監測系統需要解決的核心難點(diǎn)是既需要靈敏的檢測到由于微小泄漏引起的微弱音波信號，同時(shí)也需要區分泄漏引起的音波和管道日常運行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號引起的誤報警。因此，管道泄漏監測問(wèn)題可以歸結為模式識別問(wèn)題：如何有效的建立泄漏音波信號及各種干擾信號的模型？如何從實(shí)時(shí)識別出泄漏音波？
為了提高系統靈敏度，降低由于干擾噪聲引起的誤報，DOLPHIN音波智能管道泄漏監測系統采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)及前端處理技術(shù)以獲取高質(zhì)量的音波信號、領(lǐng)先的信號處理技術(shù)抑制背景噪聲和操作干擾、先進(jìn)的人工智能技術(shù)和模式識別技術(shù)以準確的識別微小泄漏音波同時(shí)拒絕各種干擾音波信號。DOLPHIN音波管道泄漏監測系統采用基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器實(shí)時(shí)監測管道運行狀況。
傳感器及前端處理模塊
主要作用是實(shí)時(shí)將管道中的音波信號轉換為電訊號，并傳輸到DOLPHIN系統信號采集處理終端。在微小泄漏孔徑的情況下，DOLPHIN系統信號采集處理終端采用定制的傳感器，有效的解決了微弱信號的捕捉、放大和噪聲抑制問(wèn)題。
音波信號處理：
管道背景噪聲影響泄漏音波信號質(zhì)量。在嚴重的情況下，管道泄漏音波信號將完全被噪聲淹沒(méi)。DOLPHIN泄漏監測系統采用先進(jìn)的背景噪聲功率譜估計算法，有效地估計管道運行過(guò)程中的平穩和非平穩背景噪聲，然后利用維納濾波器抑制背景噪聲。
管道分輸等操作干擾噪聲特點(diǎn)接近泄漏音波信號，DOLPHIN系統采用主傳感器獲取主信號，同時(shí)采用多個(gè)傳感器采集參考干擾信號，利用自適應濾波器濾除干擾噪聲。
基于HMM模型的實(shí)時(shí)識別器及快速自適應訓練
DOLPHIN音波智能管道泄漏監測系統選擇不同頻帶的低頻音波能量作為特征向量。波形特征向量經(jīng)過(guò)能量壓縮、信息壓縮之后，作為實(shí)時(shí)識別器的輸入。
DOLPHIN音波管道泄漏監測系統采用了基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器實(shí)時(shí)處理并甄別管道的運行狀態(tài)。采用HMM模型來(lái)描述泄漏音波及各種干擾信號模型，解決了HMM模型建立、模型訓練、實(shí)時(shí)識別以及在嵌入式系統上的識別器優(yōu)化等一系列問(wèn)題，從而有效地識別出泄漏音波信號及干擾信號。
實(shí)際管道的運行狀況千差萬(wàn)別，壓力、溫度、流體特性以及背景噪聲都各不相同，準確快速地適應調整識別模型將進(jìn)一步提高識別系統的性能。DOLPHIN音波管道泄漏監測系統采用先進(jìn)的快速適應性訓練技術(shù)對原始模型進(jìn)行訓練。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)快速適應訓練之后，實(shí)時(shí)識別器的HMM模型能夠更好的適應管道的現場(chǎng)運行狀況，從而進(jìn)一步提高識別精度。
開(kāi)放式、模塊化軟硬件架構
與一些采用專(zhuān)用軟硬件管道泄漏監測系統相比，DOLPHIN音波管道泄漏監測系統采用貝加萊開(kāi)放式的軟硬件系統架構。同時(shí)，軟硬件系統都采用模塊化的結構，便于系統維護和升級，也有利于DOLPHIN音波管道泄漏監測系統性能的進(jìn)一步提升。
4、DOLPHIN智能音波管道泄漏監測系統
目前，DOLPHIN智能音波管道泄漏監測系統已在延長(cháng)集團延煉-西安成品油管道、中海油中捷石化-黃驊港原油成品油管道、中海油海底原油/天然氣管道等多個(gè)項目得到成功應用。本文以延煉-西安成品油管道為例，介紹智能音波管道泄漏監測系統在長(cháng)輸管道的應用。
延煉-西安成品油管道起點(diǎn)為延安市黃陵縣延煉惠家河油庫，終點(diǎn)為西安市臨潼區斜口鎮，管道全長(cháng)200.9km。整體走勢為北南走向，起點(diǎn)高程為789m，終點(diǎn)高程為443m，全線(xiàn)最低點(diǎn)高程為360m，最高點(diǎn)高程為1590m。設計年輸油能力500萬(wàn)噸，設計最大輸量820m3/h，輸送油品主要包括：93#汽油、90#汽油、5#柴油、0#柴油等。采用順序輸送，管線(xiàn)首站出站設計壓力16MPa，末站進(jìn)站設計壓力10MPa。
圖2 延煉－西安成品油管道音波泄漏監測系統框圖
延煉-西安成品油管道智能音波泄漏監測系統安裝6個(gè)數據采集處理終端（延煉首站、3#截斷閥室、5#截斷閥室、銅川清管站、7#截斷閥室、西安輸油末站）、1套泄漏監測定位服務(wù)器（西安輸油末站的中心控制室）和1套泄漏監控終端（西安輸油末站的中心控制室）。采集終端和服務(wù)器之間通過(guò)沿管道鋪設的光纖通訊。
在西安輸油末站站控室安裝1臺服務(wù)器，運行DOLPHIN智能音波測漏系統服務(wù)程序。同樣在站控室安裝1臺監控終端，運行遠程O(píng)PC程序和人機界面程序。監控終端和服務(wù)器之間通過(guò)局域網(wǎng)通訊。
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