專利名稱：一種管道泄漏定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)夤艿馈⒂推份斔凸艿?、水管等壓力流體管道泄漏點定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到復(fù)雜工況下管道泄漏的準(zhǔn)確、可靠定位方法。
背景技術(shù)：
埋設(shè)在地下的燃?xì)夤芾怼⒂推份斔凸艿?、水管等壓力流體管道由于鋪設(shè)區(qū)域廣，線路復(fù)雜，當(dāng)管道出現(xiàn)泄漏后，如果發(fā)生漏報警或定位不準(zhǔn)，就不能及時發(fā)現(xiàn)其泄漏點，從而造成資源的損失浪費(fèi)，并可能帶來安全隱患及環(huán)境污染?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般地，在管道的首末站各安裝一個動態(tài)壓力變送器或聲波泄漏監(jiān)測儀，實時監(jiān)測管道內(nèi)的動態(tài)壓力信號或聲波信號，并由遠(yuǎn)程終端單元(RTU)實時采集信號、由高精度GPS實現(xiàn)采集信號的精確授時，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信方式(無線或有線網(wǎng)絡(luò))把實時采集數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心，實現(xiàn)對管道泄漏的實時監(jiān)測和診斷，通過相關(guān)定位方法實現(xiàn)對泄漏位置的定位。但是，由于管道輸送中泵的輸送特性的變化以及輸送工藝的改變，在管道輸送過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)泄漏監(jiān)測信號頻繁受輸送泵的影響而產(chǎn)生強(qiáng)干擾信號和多個余波信號的情況。甚至由于非線性信號放大的原因及受管道輸送工藝的影響，上下游傳感器輸出信號表現(xiàn)出完全不同的變化特性。這些因素都將導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。而一旦定位不準(zhǔn)，就會導(dǎo)致頻繁地出現(xiàn)誤報。甚至在極端情況下，當(dāng)發(fā)生管道泄漏時，由于同時伴有比泄漏信號更加強(qiáng)烈的泵的干擾信號，導(dǎo)致定位結(jié)果為站上操作而發(fā)生泄漏的漏報警。因此，解決好復(fù)雜工況下管道泄漏的可靠、準(zhǔn)確定位，對于保障管道輸送的可靠、 安全運(yùn)行，具有非常急迫的必要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種管道泄漏的可靠、準(zhǔn)確定位方法，其適用于復(fù)雜工況下的管道泄漏定位，有效地減少誤報，杜絕漏報，提高定位的可靠性，有效地保障管道的安全運(yùn)行。為實現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種管道泄漏定位方法，包括如下步驟步驟S100，連續(xù)監(jiān)測管道首、末站的動態(tài)壓力或聲波信號，獲取預(yù)設(shè)長度的上下游
信號各一巾貞;步驟S200，根據(jù)設(shè)定的各種閾值，利用成對信號匹配法對所述上下游信號進(jìn)行成對匹配消除，清除各種干擾信號；較優(yōu)地，S200所述的干擾信號消除方法，包括如下步驟首先，計算上下游兩幀信號的均值，使之變成正負(fù)信號；對兩幀信號各自作正、負(fù)信號區(qū)間劃分，抬高幅值較小的負(fù)區(qū)間信號；重新對兩幀信號各自作正、負(fù)信號區(qū)間劃分。然后，采用各種設(shè)定閾值，清零管道內(nèi)部壓力劇增引起的區(qū)間干擾信號、總體不突出的區(qū)間信號、區(qū)間峰值不突出信號、負(fù)信號區(qū)間信號和鄰近突出信號(異常信號的余波信號);其后，根據(jù)信號從首站傳播到末站的時間，采用成對信號匹配法消去所述兩幀信號中保留的由于首、末站泵或閥門動作引入的干擾信號，從而消除其對真正泄漏信號的相關(guān)定位結(jié)果的影響；最后，消除存在于一幀數(shù)據(jù)的前端和后端的由于信號不完整造成的不匹配干擾信號、信號(區(qū)間)寬度較窄的干擾信號和上升沿不光滑的干擾信號，從而消除各種干擾信號。步驟S300，判斷經(jīng)消除干擾信號后的上下游信號中是否還存在異常信號；如果還存在余下的異常信號，則進(jìn)一步運(yùn)用相關(guān)定位方法作泄漏定位；較優(yōu)地，所述的管道泄漏定位方法，還包括如下步驟步驟S400，根據(jù)設(shè)定閾值判斷上下游信號中是否包含飽和信號。如果包含飽和信號，根據(jù)相關(guān)系數(shù)遞增閾值修正相關(guān)系數(shù)峰值位置，最終實現(xiàn)精確定位。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述管道泄漏定位方法，其在復(fù)雜工況下能夠?qū)艿佬孤┻M(jìn)行可靠、準(zhǔn)確定位，有效地減少誤報，杜絕漏報，有效地保障管道的可靠、安全運(yùn)行。


圖I為本發(fā)明實施例的管道泄漏定位方法流程圖；圖2為圖I所述管道泄漏定位方法中的上下游雙極性信號示意圖；圖3為對圖2中的信號進(jìn)行非突出信號過濾清零后得到的信號示意圖；圖4為圖3中信號作匹配濾波清零處理后得到的信號示意圖；圖5為圖4中信號作信號寬度過濾清零后得到的信號示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明管道泄漏定位方法的實現(xiàn)進(jìn)一步作詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例的管道泄漏定位方法，建立在以下前提1)通過調(diào)整信號極性，使泄漏產(chǎn)生的信號發(fā)生正向跳變2)假定已經(jīng)有效地診斷出了管道監(jiān)測信號異常。作為一種可實施方式，本發(fā)明實施例的管道泄漏定位方法，包括如下步驟步驟S100，連續(xù)監(jiān)測管道內(nèi)的動態(tài)壓力信號或聲波信號，獲取預(yù)設(shè)長度的上下游 (首末站)信號各一中貞。作為一種可實施方式，可采用現(xiàn)有的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，通過在首末站安裝動態(tài)壓力傳感器或聲波傳感器各一套，連續(xù)監(jiān)測管道內(nèi)部動態(tài)壓力或聲波信號，獲取預(yù)設(shè)時間長度的上下游信號各一中貞。例如，獲取兩分鐘長度的信號進(jìn)行泄漏定位，其中前一分鐘信號為歷史數(shù)據(jù)，后一分鐘信號為最新采集的數(shù)據(jù)。步驟S200，根據(jù)設(shè)定的各種閾值，消除各種干擾信號，利用信號成對匹配法對所述上下游監(jiān)測信號進(jìn)行成對匹配，消除泵等的干擾信號。作為一種可實施方式，首先，采用閾值過濾法清零不突出的信號段(即清除不存在異常的信號段)，保留異常信號段；然后，采用成對匹配法消去所述的保留異常信號段中由于首末站泵、閥等引入的干擾信號，從而消除其對真正泄漏信號的定位結(jié)果的影響；其后，在消除所述異常信號段中由于首、末站泵、閥等引入的干擾信號以后，消除泵、閥的干擾所引起的余波信號和存在于一幀數(shù)據(jù)的前端和后端的由于信號不完整造成的不匹配干擾信號、信號寬度較窄的干擾信號和上升沿不光滑的干擾信號，從而消除各種干擾信號。作為一種可實施方式，所述步驟S200包括如下步驟步驟S210，對所述的預(yù)設(shè)時間長度的上、下游信號進(jìn)行去噪，計算上、下游信號的均值，使之變成正負(fù)信號；步驟S220，對所述上下游信號進(jìn)行信號幅值濾波，對幅值較小的正信號和所有負(fù)
信號清零；較佳地，所述步驟S220包括如下步驟步驟S221，對所述上下游信號的每幀信號作正負(fù)區(qū)間劃分，得到每個信號區(qū)間的起始和結(jié)束時間為SSt (k)和SEnd(k);其中，k為信號所處的區(qū)間序號，信號區(qū)間總數(shù)為 NC ；步驟S222，對所述上下游信號的個別區(qū)間信號作局部調(diào)整；設(shè)相鄰區(qū)間峰峰值比例閾值I為SetKl，搜索各個區(qū)間的峰值Peak(k);設(shè)第k_l 區(qū)間為負(fù)信號區(qū)間，其峰值為Peak(k-l)，第k區(qū)間為正信號區(qū)間，其峰值為Peak(k)。如果
權(quán)利要求
1.一種管道泄漏定位方法，其特征在于，包括如下步驟步驟S100，連續(xù)監(jiān)測管道首、末站的動態(tài)壓力或聲波信號，獲取預(yù)設(shè)長度的上下游信號各一中貞;步驟S200，根據(jù)設(shè)定的各種閾值，利用成對信號匹配法對所述上下游信號進(jìn)行成對匹配消除，清除各種干擾信號；步驟S300，判斷經(jīng)消除干擾信號后的上下游信號中是否都還存在異常信號；如果都還存在余下的異常信號，則進(jìn)一步運(yùn)用相關(guān)定位方法作泄漏定位；步驟S400，根據(jù)設(shè)定閾值判斷上下游信號中是否包含飽和信號；如果包含飽和信號， 則根據(jù)相關(guān)系數(shù)遞增閾值修正相關(guān)系數(shù)峰值位置，進(jìn)行精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S200所述的消除各種干擾信號，包括如下步驟首先，計算上下游兩幀信號的均值，使之變成正負(fù)信號；對兩幀信號各自作正、負(fù)信號區(qū)間劃分，抬高幅值較小的負(fù)區(qū)間信號；重新對兩幀信號各自作正、負(fù)信號區(qū)間劃分；然后，采用各種設(shè)定閾值，清零管道內(nèi)部壓力劇增引起的區(qū)間干擾信號、總體不突出的區(qū)間信號、區(qū)間峰值不突出信號、負(fù)信號區(qū)間信號和鄰近突出信號；其后，根據(jù)信號從首站傳播到末站的時間，采用成對信號匹配法消去所述兩幀信號中保留的由于首、末站泵或閥門動作引入的干擾信號，從而消除其對真正泄漏信號的相關(guān)定位結(jié)果的影響；最后，消除存在于一幀數(shù)據(jù)的前端和后端的由于信號不完整造成的不匹配干擾信號、 信號寬度較窄的干擾信號和上升沿不光滑的干擾信號，從而消除各種干擾信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S200包括如下步驟步驟S210，對所述的預(yù)設(shè)時間長度的上、下游信號進(jìn)行去噪，計算上、下游信號的均值， 使之變成正負(fù)信號；步驟S220，對所述上下游信號進(jìn)行信號幅值濾波，對幅值較小的正信號和所有負(fù)信號清零；步驟S230，將上下游信號中的干擾信號作匹配濾波清零；步驟S240，消除其它干擾信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S220包括如下步驟步驟S221，對所述上下游信號的每幀信號作正負(fù)區(qū)間劃分，得到每個信號區(qū)間的起始和結(jié)束時間為SSt (k)和SEnd (k);其中，k為信號所處的區(qū)間序號,信號區(qū)間總數(shù)為NC ； 步驟S222，對所述上下游信號的個別區(qū)間信號作局部調(diào)整；設(shè)相鄰區(qū)間峰峰值比例閾值I為SetKl，搜索各個區(qū)間的峰值Peak(k);設(shè)第k_l區(qū)間為負(fù)信號區(qū)間，其峰值為Peak(k-l),第k區(qū)間為正信號區(qū)間,其峰值為Peak(k);如果
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S228中，計算不同步距下搜索信號正突變最劇烈的時刻，包括如下步驟設(shè)步距step(j)的取值范圍為StepS StepE,步距增幅為DeltaST ；設(shè)一正信號區(qū)間的起始位置為sty，結(jié)束位置為edy ;對應(yīng)一步距st印(j)，計算差分 Dy (i) = y(i)-y(i-step(j))式中，y (i)為某一正彳目號區(qū)間彳目號，i的取值范圍為edy-sty+step (j), i的減幅為-I ； 取Dy(i)中的最大值對應(yīng)的位置為當(dāng)前步距下該正信號區(qū)間的信號正跳變最劇烈時刻，記為Time (j)，則所有步距下的Time (j)的平均值，作為該正信號區(qū)間的疑似信號泄漏發(fā)生時刻，記為LeakTime (k), k對應(yīng)該正信號區(qū)間在一巾貞信號中的區(qū)間序號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S230包括如下步驟步驟S231，根據(jù)上下游保留信號的疑似泄漏發(fā)生時刻計算得到的時間差作匹配濾波清零處理；設(shè)泵的干擾信號從上游傳到下游的時間差最大為SetTH，最小為SetTL ；下游閥的動作信號傳播到上游的時間差的最小、最大值也為SetTL和SetTH ；如果ILeakTime (k)-LeakTime (j) | > SetTL 并且 LeakTime (k) -LeakTime (j) | < SetTH 其中，k，j為上下游信號區(qū)間序號；k <= NCl,j <= NC2 ；NC1,NC2分別為上下游信號的區(qū)間總數(shù)；則認(rèn)為兩個信號為成對的泵或閥門的干擾信號，上游區(qū)間k和下游區(qū)間j的信號作清零處理；步驟S232，根據(jù)上下游保留信號的一對一相關(guān)計算結(jié)果作匹配濾波清零處理；設(shè)上游一保留信號的區(qū)間起始和結(jié)束時刻分別為stx和edx,下游的為sty和edy ； 計算時間差的絕對值diffTl = I edx-sty I , diffT2 = | edy-stx | ；如果diffTl < SetTH或者diffT2 < SetTH，則上下游信號從起始點開始各取2400點， 不足的補(bǔ)零，作相關(guān)計算
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S240包括如下步驟步驟S241，進(jìn)行區(qū)間信號過濾；設(shè)信號區(qū)間下限閾值為SectionL，區(qū)間上限閾值為SectionH，如果區(qū)間信號的結(jié)束時刻edx < SectionL或者區(qū)間信號的起始時刻stx < SectionH,則相應(yīng)區(qū)間的信號清零； 步驟S242，進(jìn)行區(qū)間信號寬度過濾；設(shè)信號寬度閾值為SetW，如果信號寬度(edx-stx+1) < SetW，則相應(yīng)區(qū)間的信號清零；步驟S243，信號上升沿光滑度過濾；確定區(qū)間信號的峰值Peak(k)，其中，k為區(qū)間序號；設(shè)光滑度評價指標(biāo)閾值SetS ;設(shè)系數(shù) Coefl 和 Coef2 (Coef2 > Coefl)，選定信號幅值在 Coefl*Peak (k)和 Coef2*Peak (k)之間的信號上升區(qū)間，其起始和結(jié)束位置分別為Posl和pos2，計算差分diff = x(j)-x(j-l)； 其中，j在pos2和posl范圍內(nèi)遞減；計數(shù)diff大于零的次數(shù)(點數(shù))KN,定義光滑度評價指標(biāo)KN/ (pos2-posl+l)；如果KN/(p0S2-p0Sl+l)小于設(shè)定的閾值SetS，則相應(yīng)區(qū)間的信號段清零。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述步驟S400包括如下步驟步驟S410，判別飽和信號；設(shè)一幀數(shù)據(jù)第k區(qū)間的峰值為Peak(k)，其區(qū)間起始時刻和結(jié)束時刻分別為SSt (k) 和SEnd (k)，其區(qū)間信號總數(shù)據(jù)點數(shù)為TotalPointNum，設(shè)系數(shù)Coef，Coef < I ;幅值大于 Coef*Peak (kl)的數(shù)據(jù)點數(shù)為PartPonitNum ;設(shè)定比例閾值SetN ；如果
全文摘要
本發(fā)明提供一種管道泄漏定位方法，包括如下步驟連續(xù)監(jiān)測管道首末站的動態(tài)壓力或聲波信號，獲取預(yù)設(shè)長度的上下游信號各一幀；根據(jù)設(shè)定的閾值，利用成對信號匹配法對所述上下游信號進(jìn)行成對匹配消除，清除各種干擾信號；判斷經(jīng)消除干擾信號后的上下游信號中是否還存在異常信號；如果還存在余下的異常信號，則進(jìn)一步運(yùn)用相關(guān)定位方法作泄漏定位；根據(jù)設(shè)定閾值判斷上下游信號中是否包含飽和信號；如果包含飽和信號，則根據(jù)相關(guān)系數(shù)遞增閾值修正相關(guān)系數(shù)峰值位置，進(jìn)行精確定位。其適用于復(fù)雜工況下管道泄漏可靠、準(zhǔn)確定位，有效地減少誤報，杜絕漏報。
文檔編號F17D5/06GK102588745SQ201210055039
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉超源, 林偉國 申請人:北京化工大學(xué)