[發明專利]一種基于聲發射技術的輸油管道監測系統

無效

• 申請號: 201110376955.3
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103133872A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 黃正
• 申請（專利權）人: 上海華魏光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及輸油管道的監測技術領域，且特別涉及一種基于聲發射技術的輸油管道監測系統。

背景技術

近年來輸油管道已成為石油輸送的主要渠道，輸油管道常連接于城市與城市之間，甚至連接于國與國之間，其特點是管道距離很長(幾十公里到幾千公里不等)。輸油管道的使用使得石油運輸成本大為降低，但是由于管道很長，且常常鋪設于荒野之中，由于目前尚未有一種有效的保護措施，這使得不法分子能夠比較容易地對管道進行挖掘，破壞管道，盜取石油，從而造成管道損毀以及經濟損失。因此，如何設計一種輸油管道監控系統，以便有效地監控和保護輸油管道成為急需解決的問題。

聲發射是一種常見的物理現象，當材料受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應力應變能的現象稱為聲發射(Acoustic?Emission，簡稱AE)。聲發射技術是一種用儀器檢測、記錄、分析聲發射信號和利用聲發射信號推斷聲發射源的技術。它可以在構件或材料的內部結構、缺陷或潛在缺陷處于運動變化的過程中進行檢測。其主要特點在于能對材料的斷裂行為進行實時的動態分析，以及動態檢測/監測和評價構件的結構完整性。這種聲發射技術在檢測材料的健康疲勞方面具有廣泛的應用。利用聲發射技術，針對輸油管道監控，當輸油管道受到挖掘等破壞沖擊時，管道材料內部或者外部產生變形或斷裂，從而產生聲發射信號，接收并解析這種信號，就可以知道是否有入侵事件發生。而輸油管道外部的振動、擾動等不會發生聲發射現象，因此不會產生報警信號，因而漏報率很低。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于聲發射技術的輸油管道監測系統，可以有效監測輸油管道，達到最大限度保護管道安全的目的。

為了達到上述目的，本發明采用一種基于聲發射技術的輸油管道監測系統，其特征在于：所述監測系統由多個局域監測子系統和系統工作站組成。

每個局域監測子系統由若干個聲發射傳感器、一個CAN集線器、一個無線發送處理器和CAN總線組成。

所述每個聲發射傳感器都掛在CAN總線上，通過CAN總線和CAN集線器連接。

所述CAN集線器和無線發送處理器通過CAN總線直接相連接。

所述系統工作站由無線接收處理器和系統服務器(如PC機)組成，兩者之間通過串口等總線連接。

系統各部分功能如下：

所述局域監測子系統，其作用在于通過聲發射傳感器實時監測輸油管道的安全情況，當有挖掘等破壞性入侵事件發生時，產生報警信息，并把報警信息通過無線網絡發送到系統工作站。

進一步地，每個局域監測子系統所監控的范圍大約在20km。當石油管道距離比較長時，根據需要布防多個局域監測子系統，每個局域監測子系統獨立運行，實施監控。

所述聲發射傳感器，其作用在于當輸油管道有挖掘等破壞性入侵事件發生時，能產生報警信息(如破壞級別、傳感器位置等信息)，并通過CAN總線把報警信息上傳到CAN集線器。

進一步地，聲發射傳感器沿著輸油管道安置(即布防)，兩個聲發射傳感器之間間隔通常在500米左右。

進一步地，由于聲發射傳感器靈敏度高，任何破壞性入侵均能使之產生報警，因此采用模式識別算法，能比較好的過濾掉虛警。另一方面，輸油管道外部的振動、擾動等不會發生聲發射現象，因此不會產生報警信號，因而漏報率很低。

所述CAN集線器，其作用在于接收來自兩條CAN總線的報警信息，并把報警信息通過與無線發送處理器相連的CAN總線上傳到無線發送處理器。

所述無線發送處理器，其作用在于接收來自CAN集線器的報警信息，并把報警信息通過無線網絡發送到遠端的系統工作站。

所述CAN總線，由多芯屏蔽雙絞線電纜構成。

所述系統工作站，其作用在于通過無線接收處理器接收來自各個局域監測子系統的報警信息，實時監控整條輸油管道的安全狀況。

所述無線接收處理器，其作用在于通過無線網絡接收來自各個局域監測子系統的報警信息，并把報警信息通過串口等總線傳送給系統服務器。

所述系統服務器，其功能是根據接收到的報警信息，產生報警，并定位有入侵事件發生的位置，從而實時監測輸油管道的安全狀況。

所述一種基于聲發射技術輸油管道監測系統，其工作過程如下：

第一步，當輸油管道某個位置發生破壞性入侵事件時，處于該布防范圍內的聲發射傳感器接收到聲發射信號，通過算法判斷入侵事件是否達到報警級別，如果達到報警級別則產生報警信息，然后通過CAN總線把此報警信息傳送到CAN集線器；