【正文】 齊 齊 哈 爾 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 輸油管道泄漏檢測儀設(shè)計(jì) 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電氣 092 學(xué)生姓名 肖帥 指導(dǎo)教師 趙麗娜 成 績 2020 年 6 月 16 日齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 管道運(yùn)輸已經(jīng)成為我國輸油事業(yè)的主要運(yùn)輸方式，主要是因?yàn)檫@種運(yùn)輸方式廉價(jià)的原因。 但 是 ，由于人為或者管道自身材料而被腐蝕的原因，管道泄漏時(shí)有發(fā)生 。目前，檢測輸油管道的方法多鐘多樣 ，而負(fù)壓波泄漏檢測和定位方法無需建立管 道模型 ， 只需對(duì)輸油管道壓力信號(hào)進(jìn)行檢測，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是 由于 往往有大量的噪聲 附帶在 采集的信號(hào) 中 以及被測管道 和 現(xiàn)場環(huán)境 情 況復(fù)雜 ，因而嚴(yán)重影響了結(jié)果的正確性。 為此，我們 設(shè)計(jì)了 這 一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)將流量平衡法、音波測漏法 和 負(fù)壓波法 結(jié)合起來，適用于原油集輸管線及原油長輸管線的泄漏檢測 。這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油管道壓力、流量、溫度等數(shù)據(jù)的檢測。 本 設(shè)計(jì) 首先分析了負(fù)壓波的產(chǎn)生以及傳播，然后分析了負(fù)壓波的計(jì)算以及溫度等因數(shù)對(duì)負(fù)壓波波速的影響 。本 設(shè)計(jì) 主要 研究了 通過采集管道泄漏的信息實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)定位以及管道數(shù)據(jù)采集的 硬件方面的研究。 關(guān) 鍵 詞 ： 定位； 泄漏檢測；負(fù)壓波法 ；輸油管道 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract Pipeline transportation of oil for it’s cheap and convenient has been the main form of oil transport in China. However， because corrosion, as well as vandalism and other factors, the pipeline leakages occurred frequently． At present， there are so many means of localization of leakage． The negative pressure wave method of leak detection and location can work with out establishing a pipeline model， so it has been more widely used． However， the scene environment is plex， and signal acquisition is often attached to a large number of noises． The accuracy of the results is seriously affected by them． is devised a system which bines with Flow balance method sonic leak detection method and negative pressure wave method and is available for the Crude oil gathering pipeline and long distance crude oil pipeline leak also makes the detection of Crude Oil Pipeline of running parameters of temperature, flow, pressure, sound waves e into reality. Thesis analyzes the laws of negative pressure wave propagation， methods of calculating wave velocity and the impacts of temperature on velocity． This design is mainly studied how to extract the pipeline leakage signal， and achieve to put forward the signal in drawing the systematic software and hardware. Key words: Locate。 Pipeline。 Negative pressure wave。 Leak detection齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘要 ...................................................................... I Abstract .................................................................. II 第 1 章 緒論 .............................................................. 1 選題的意義及實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值 ..................................... 1 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 ........................................... 1 課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法 ....................................... 1 第 2 章 輸油管道泄漏檢測方法 .............................................. 3 負(fù)壓波的產(chǎn)生與特點(diǎn) ................................................. 3 輸油管道模型 ....................................................... 4 負(fù)壓波泄漏檢測定位原理 ............................................. 5 第 3 章 管道泄漏檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ......................................... 11 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) .................................................. 11 系統(tǒng)硬件各功能模塊構(gòu)建 ............................................ 11 主控單元 ...................................................... 11 信號(hào)采集模塊 .................................................. 12 無限通信 GPRS 模塊 ............................................. 15 電源模塊 ...................................................... 16 第 4 章 管道泄漏檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................... 17 系統(tǒng)軟件總體介紹 .................................................. 17 系統(tǒng)軟件各功能模塊設(shè)計(jì) ............................................ 17 數(shù)據(jù)讀取及處理中 A/D 轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計(jì) ............................ 17 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì) ............................................ 18 第 5 章 噪聲對(duì)音波信號(hào)的影響及解決方法 ................................... 19 噪聲信號(hào)對(duì)音波信號(hào)的影響 .......................................... 19 小波變換理論 ...................................................... 19 基于小波變換的濾波方法 ............................................ 20 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 小波變換消噪理論 .............................................. 20 基于小波變換的濾波方法 ........................................ 22 結(jié)論 ..................................................................... 24 參考文獻(xiàn) ................................................................. 25 附錄 ..................................................................... 26 致謝 ..................................................................... 27齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒 論 選題的意義 及 實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值 輸油管道檢測對(duì)于保障輸油管道正常運(yùn)行具有 十分 重要的意義。 輸油管道停輸?shù)闹饕蚓褪枪艿佬孤?。 在當(dāng)今社會(huì)，由于罪犯打孔盜油和管道腐蝕穿孔的原因，輸油管道泄漏事故經(jīng)常發(fā)生 ， 輸油事業(yè)因此受到了巨大的損失，社會(huì)環(huán)境也因此受到污染。 因此 ， 設(shè)計(jì)一套對(duì)石油管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的系統(tǒng)十分必要。不僅可以挽回國家財(cái)產(chǎn)損失還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效措施最大限度的保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受污染。 本 設(shè)計(jì)在 分析現(xiàn)有管道測量方法的基礎(chǔ)上 不破壞管道的完整性，不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下， 通過 非接觸式對(duì)系統(tǒng)的多個(gè)臨時(shí)部位的壓力檢測 ，設(shè)計(jì)出一套輸油管道泄漏檢測儀。 用這種 儀器 可實(shí)現(xiàn)管道壓力的無損檢測， 具有 不破壞管道內(nèi)流體流場、無壓力損失、測量能力 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有十分 重要 的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。 本課題在 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容已經(jīng)普片應(yīng)用在國外。 美國等發(fā)達(dá)國 家立法要求管道 運(yùn)輸 必須 有相關(guān)的 泄漏監(jiān)測系統(tǒng) 進(jìn)行監(jiān)測 。輸油管道檢漏方法主要有：硬件方法和軟件方法。硬件方法主要 包括氣體、直觀、壓力和聲學(xué)傳感器。攜帶氣體采樣器沿著管道進(jìn)行檢測是氣體采樣的方法。使用溫度傳感器對(duì)泄漏處的溫度進(jìn)行采樣，分析溫度的變化是直觀檢測的方法，將 多傳感器電纜 沿著管道進(jìn)行鋪設(shè)就是采用了直觀傳感器進(jìn)行檢測的一種方法 。 當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，會(huì)有液體從管道流出，這時(shí)會(huì)有聲音發(fā)出，液體的物理性質(zhì)決定了聲波在管道中的傳播速度。檢測這種波的波速就是利用了聲波傳感器。由 SCADA 系統(tǒng)提供 的溫度，流量等數(shù)據(jù)，然后在通 過其變化以及壓力點(diǎn)的分析和動(dòng)力模型的方法進(jìn)行檢測便是軟件方法。管道運(yùn)輸?shù)陌踩趪庖训玫搅酥匾?，而且，泄漏技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟 。 應(yīng)用范圍也比較 廣 [1]。 目前 ， 我國油田 大多是 長距離輸油管道 。而且， 大多沒有安裝泄漏自動(dòng)檢測系統(tǒng)，主要 的檢測方式是 人工沿管道巡視，人工讀取 管道中的數(shù)據(jù)。在這種 情況 下，管道的運(yùn)行安全得不到保障 。 從九幾年開始 我國長距離的輸油管道檢測系統(tǒng)的研究已經(jīng)有一定的發(fā)展，在最近幾年有了突破性的進(jìn)展。 課題研 究的內(nèi)容及擬采取的方法 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 本 設(shè)計(jì) 主要采用的是負(fù)壓波法。當(dāng)長輸管