DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

管道運(yùn)輸是運(yùn)輸量大、安全性高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(yùn)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(zāi)和爆炸等嚴(yán)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(jīng)濟(jì)損失。

管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測管道的運(yùn)行情況。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定泄漏發(fā)生的位置，從而可以及時(shí)有效地進(jìn)行應(yīng)急處理，控制和減少因管道泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)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(jìn)的信號處理、模式識別和人工智能技術(shù)，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(bào)率，是目前最為先進(jìn)的第四代管道泄漏監(jiān)測技術(shù)。

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(lǐng)先者--貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司合作，引進(jìn)貝加萊先進(jìn)的自動化平臺技術(shù)，吸收貝加萊公司在管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)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(lǐng)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(shí)實(shí)時(shí)接收并監(jiān)控管道內(nèi)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(chǎn)生的干擾；然后利用模式識別和人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)識別甄別和分析音波信號，確定是否發(fā)生泄漏；最后根據(jù)音波信號到達(dá)管道兩端的時(shí)間差，進(jìn)一步計(jì)算出發(fā)生泄漏的位置。

數(shù)據(jù)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(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號。通過維納濾波、自適應(yīng)濾波等多種方法對信號進(jìn)行預(yù)處理，利用GPS信號進(jìn)行精確時(shí)間同步，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測定位服務(wù)器。

泄漏檢測定位服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳送來的數(shù)據(jù)，并對管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其主要功能是：

Ø 通訊：建立并維護(hù)各數(shù)據(jù)采集終端的通訊信道；

Ø 數(shù)據(jù)采集同步：采集并同步各數(shù)據(jù)處理終端的原始數(shù)據(jù)；

Ø 實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測：對音波數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測，并判斷是否發(fā)生泄漏；

Ø 泄漏位置計(jì)算：估計(jì)音波信號到達(dá)各數(shù)據(jù)處理終端的時(shí)間差，并計(jì)算泄漏位置；

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

Ø 數(shù)據(jù)備份：保存原始數(shù)據(jù)；

Ø 泄漏狀態(tài)日志：把泄漏發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等關(guān)鍵信息保存到數(shù)據(jù)庫；

運(yùn)行在各監(jiān)控終端的人機(jī)界面負(fù)責(zé)提供操作界面以控制系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示管道運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生管道泄漏，及時(shí)發(fā)出報(bào)警和啟動應(yīng)急處理。

音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)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(qū)分泄漏引起的音波和管道日常運(yùn)行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號引起的誤報(bào)警。

泄漏監(jiān)測的目的是從管道中實(shí)時(shí)發(fā)生的各種音波信號中準(zhǔn)確地識別出由于泄漏產(chǎn)生的音波信號，同時(shí)拒絕各種可能的干擾。因此管道泄漏監(jiān)測問題可以歸結(jié)為一個(gè)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(shí)時(shí)的多個(gè)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(bào)，DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)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(zhǔn)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(jiān)測系統(tǒng)采用基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器，實(shí)時(shí)監(jiān)測管道運(yùn)行狀況。DOLPHIN系統(tǒng)內(nèi)核包括音波信號處理、泄漏波形特征提取、實(shí)時(shí)識別器優(yōu)化及模型適應(yīng)性訓(xùn)練優(yōu)化等先進(jìn)的核心技術(shù)。

l 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(zhuǎn)換為電訊號，并傳輸?shù)紻OLPHIN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(chǎn)生的微弱音波信號，經(jīng)過長距離傳輸進(jìn)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(guān)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(zhì)量。在嚴(yán)重的情況下，由于管道泄漏產(chǎn)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(shí)降低了由于干擾和噪聲引起的誤報(bào)。