DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

管道運輸是運輸量大、安全性高、節(jié)能經濟的油氣輸送方式。近期我國將建成多條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，超過10萬公里的油氣管輸格局。

由于管道運輸固有的高壓、易燃、易爆特性，長輸管道的安全管理極為重要。泄漏是長輸管道運行中最主要的安全隱患之一，氣體管道的泄漏往往會造成中毒、火災和爆炸等嚴重事故。近年來，犯罪分子在原油、成品油管道打孔盜油，給國家造成了巨大的經濟損失。

管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測管道的運行情況。當管道發(fā)生泄漏時，能夠及時發(fā)現并確定泄漏發(fā)生的位置，從而可以及時有效地進行應急處理，控制和減少因管道泄漏造成的經濟損失，具有明顯的經濟效益和社會效益。

智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)引入了先進的信號處理、模式識別和人工智能技術，提高了管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度、可靠性和穩(wěn)定性，降低了誤報率，是目前最為先進的第四代管道泄漏監(jiān)測技術。

北京寰宇聲望智能科技有限公司與自動化行業(yè)中創(chuàng)新與科技的領先者--貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司合作，引進貝加萊先進的自動化平臺技術，吸收貝加萊公司在管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的成功經驗，在國內推廣貝加萊管道泄漏監(jiān)測方案—Dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，是貝加萊公司在音波智能管道泄漏監(jiān)測領域唯一的系統(tǒng)集成商。

Dolphin系統(tǒng)在管道兩端安裝音波傳感器，24小時實時接收并監(jiān)控管道內音波信號。Dolphin系統(tǒng)通過音波信號處理，消除管道的背景噪聲并抑制管道操作過程中產生的干擾；然后利用模式識別和人工智能技術，實時識別甄別和分析音波信號，確定是否發(fā)生泄漏；最后根據音波信號到達管道兩端的時間差，進一步計算出發(fā)生泄漏的位置。

數據采集處理終端的主要功能是把傳感器采集到的音波信號進行預處理與放大，轉換為數字域的多通道音波信號。通過維納濾波、自適應濾波等多種方法對信號進行預處理，利用GPS信號進行精確時間同步，并通過通訊網絡，實時傳輸到泄漏監(jiān)測定位服務器。

泄漏檢測定位服務器負責實時接收各個數據采集終端節(jié)點傳送來的數據，并對管道進行實時監(jiān)控。其主要功能是：

Ø 通訊：建立并維護各數據采集終端的通訊信道；

Ø 數據采集同步：采集并同步各數據處理終端的原始數據；

Ø 實時泄漏監(jiān)測：對音波數據進行實時泄漏監(jiān)測，并判斷是否發(fā)生泄漏；

Ø 泄漏位置計算：估計音波信號到達各數據處理終端的時間差，并計算泄漏位置；

Ø 系統(tǒng)狀態(tài)服務：維護系統(tǒng)工作狀態(tài)，并傳送給狀態(tài)監(jiān)控主機；

Ø 數據備份：保存原始數據；

Ø 泄漏狀態(tài)日志：把泄漏發(fā)生的時間、地點等關鍵信息保存到數據庫；

運行在各監(jiān)控終端的人機界面負責提供操作界面以控制系統(tǒng)運行的各種參數，并實時顯示管道運行狀態(tài)，當發(fā)生管道泄漏，及時發(fā)出報警和啟動應急處理。

音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要解決的核心難點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，同時也需要區(qū)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。

泄漏監(jiān)測的目的是從管道中實時發(fā)生的各種音波信號中準確地識別出由于泄漏產生的音波信號，同時拒絕各種可能的干擾。因此管道泄漏監(jiān)測問題可以歸結為一個模式識別問題：如何有效的建立泄漏音波信號及各種干擾信號的模型？如何從實時的多個音波模型中識別出泄漏音波？

為了提高系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)采用先進的傳感器技術及前端處理技術以獲取高質量的音波信號、領先的信號處理技術抑制背景噪聲和操作干擾、先進的人工智能技術和模式識別技術以準確的識別微小泄漏音波同時拒絕各種干擾音波信號。DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器，實時監(jiān)測管道運行狀況。DOLPHIN系統(tǒng)內核包括音波信號處理、泄漏波形特征提取、實時識別器優(yōu)化及模型適應性訓練優(yōu)化等先進的核心技術。

l 傳感器及前端處理模塊

主要作用是實時將管道中的音波信號轉換為電訊號，并傳輸到DOLPHIN系統(tǒng)信號采集處理終端。在微小泄漏孔徑的情況下，泄漏產生的微弱音波信號，經過長距離傳輸進一步衰減，使信號的捕捉變得更加困難。微弱信號的捕捉、放大和噪聲的抑制是傳感器及前端處理模塊的關鍵。DOLPHIN系統(tǒng)信號采集處理終端采用定制化的傳感器和前端處理模塊，有效的解決了微弱信號的捕捉、放大和噪聲抑制的問題。

l 音波信號處理：

環(huán)境噪聲會影響音波信號質量。在嚴重的情況下，由于管道泄漏產生的音波信號將完全淹沒在噪聲中，無法分辨。音波信號處理的目的是為了有效的去除管道背景噪聲，抑制管道日常操作引起的各種干擾信號，提取盡可能干凈的音波信號，從而有效地提高了泄漏監(jiān)測的靈敏度，同時降低了由于干擾和噪聲引起的誤報。