【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以及對(duì)泄漏點(diǎn)定位的精度等方面還是有較大的差距，需要一種更好的泄漏檢測(cè)技術(shù)。 解釋一下 rfid 技術(shù)在泄漏檢測(cè)的應(yīng)用可能性。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第二章 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù) 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 射頻識(shí)別技術(shù)（ Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱 RFID），是二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，他通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作 無(wú)需人工干預(yù)，可工作在各種惡劣環(huán)境中。 RFID 與目前廣泛采用的條碼技術(shù)在一些方面有些類似，但是 RFID 可以提供自動(dòng)數(shù)據(jù)的采集而無(wú)需人的干預(yù)。 RFID 的基本技術(shù)原理起源于二戰(zhàn)時(shí)期，主要用于軍事領(lǐng)域。直到上世紀(jì)八九十年代才將該技術(shù)應(yīng)用于民用領(lǐng)域。 RFID 系統(tǒng)的發(fā)展歷程大致如下： 19401950 年：雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)， 1948 年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 19501960 年：早期射頻識(shí)別技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。 19601970 年：射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始 了一些應(yīng)用嘗試。 19701980 年：射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。 19801990 年：射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。 19902021 年：射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。 2021 年后：標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大 ［ 5］ 。 我國(guó)對(duì) RFID 技術(shù)的研究起步比較晚，于 04 年才逐步受到人們的重視，但是隨著集成電路和制造業(yè)的發(fā)展在近幾年也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已能實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)RFID 芯 片。無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)被認(rèn)為是繼手機(jī)之外最有發(fā)展前途的無(wú)線電技術(shù)，是近幾年來(lái)最重要的技術(shù)之一。 RFID 系統(tǒng)的組成和工作原理 最基本的 RFID 系統(tǒng)由三部分組成： (1) 標(biāo)簽（ Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，一般稱為智能標(biāo)簽或電子標(biāo)簽。 (2) 讀寫(xiě)器（ Reader）：讀?。ㄟ€可以寫(xiě)入）標(biāo) 簽信息的設(shè)備，可根據(jù)不應(yīng)用場(chǎng)合可設(shè)計(jì)成手持式或固定式。 (3) 天線（ Antenna）：在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間傳遞射頻信號(hào)。 (4)中間件（ Middleware）：是一種面向消息的、可接受應(yīng)用軟件端發(fā)出請(qǐng)求、對(duì)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 指定的一個(gè)或多個(gè)讀寫(xiě)器發(fā)起操作并接受、處理后向應(yīng)用軟件返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)果的特殊軟件。 (5) 應(yīng)用軟件（ Application Software）：是直接面向 RFID 應(yīng)用最終端用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對(duì)讀寫(xiě)器的指令操作及對(duì)中間件的邏輯設(shè)置，將 RFID 原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可理解的業(yè)務(wù)事件 ［ 6］ 。 RFID 技術(shù)的工作原理并不是很復(fù)雜：閱讀器在一定范圍內(nèi)發(fā)射一定頻率的信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入此范圍之后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)生出存儲(chǔ)在芯片中的信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，閱讀器接收到標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)后，在內(nèi)部經(jīng)過(guò)處理后即可將標(biāo)簽內(nèi)的信息讀取出來(lái)。 RFID 系統(tǒng)工作頻率和電子標(biāo)簽分類 RFID 工作頻率 不同頻段的 RFID 產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。目前定義的 RFID 產(chǎn)品工作頻率有低頻、高頻和超高頻 ［ 7］ 。 (1)低頻：工作頻率為 125KHZ134KHZ 該頻率主要是 通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作，也就是在讀寫(xiě)器線圈與感應(yīng)器線圈之間存在著變壓器耦合作用，通過(guò)讀寫(xiě)器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)線圈中感應(yīng)的電壓被整流?？梢宰鳛楣╇婋妷菏褂谩Ｅc其他頻段的 RFID 產(chǎn)品相比其磁場(chǎng)區(qū)域能夠被很好的定義，能夠穿過(guò)除金屬以外其他任何材料的物品而不降低它的讀取距離，但缺點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)下降太快 ，數(shù)據(jù)傳輸速率 比較慢，價(jià)格也要昂貴得多。 (2) 高頻：工作頻率為 在改頻率的感應(yīng)器不需要線圈繞制，可通過(guò)腐蝕方式制作天線。感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作，通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)促使讀寫(xiě) 器天線的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)程距離感應(yīng)器對(duì)天線進(jìn)行振幅調(diào)制。 (3) 超高頻：工作頻率為 860MHZ960MHZ 超高頻系統(tǒng)通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量，能量下降不是很快，但讀取區(qū)域不是很好定義，其讀取距離比較遠(yuǎn)。 還有一種有源 RFID 技術(shù)，其工作頻率為 、 。有源 RFID 具備低發(fā)射功率、通信距離長(zhǎng)、傳輸數(shù)據(jù)量大、可靠性和兼容性高。 不同的頻率能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，其中 125KHZ 系統(tǒng)主要用于動(dòng)物識(shí)別和商品流通等領(lǐng)域； 系統(tǒng)主要用于公共交通和門(mén)禁系統(tǒng)等領(lǐng)域（識(shí)別距離比較近，只要幾 厘米到幾十厘米）；超高頻段的系統(tǒng)應(yīng)用于高速公路收費(fèi)、鐵路車(chē)輛識(shí)別等事件； 系統(tǒng)其識(shí)別距離較遠(yuǎn)，主動(dòng)式系統(tǒng)識(shí)別距離可達(dá)到幾十米 ； 系統(tǒng)主要應(yīng)用于交通領(lǐng)域，作為車(chē)輛識(shí)別系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 電子標(biāo)簽的分類 (1) 按供電方式分為無(wú)源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽。無(wú)源電子標(biāo)簽不還電池，它接收到讀寫(xiě)器發(fā)出的微波信號(hào)后，利用讀寫(xiě)器發(fā)射的電磁波提供能量，優(yōu)點(diǎn)是重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是發(fā)射距離受到較大限制，只有幾十厘米，且需要讀寫(xiě)器的發(fā)射功率大。有源電子標(biāo)簽使用卡內(nèi)的電池的能量，其識(shí)別距離較長(zhǎng)（可達(dá) 到幾十米），讀寫(xiě)器功率可以較小，但其壽命有限，價(jià)格較高 ［ 8］ 。 (2) 根據(jù)調(diào)制方式可分為主動(dòng)式標(biāo)簽和被動(dòng)式標(biāo)簽。主動(dòng)式電子標(biāo)簽使用自身的射頻能量主動(dòng)的發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，其主要應(yīng)用于有障礙物的應(yīng)用中，識(shí)別距離較遠(yuǎn)。被動(dòng)式電子標(biāo)簽使用散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，必須利用讀寫(xiě)器的載波調(diào)制自己的信號(hào)，適用于門(mén)禁和交通的應(yīng)用中。 (3) 依據(jù)不同分裝形式標(biāo)簽又可分為信用卡標(biāo)簽、紙狀標(biāo)簽、玻璃管標(biāo)簽、圓型標(biāo)簽、線性標(biāo)簽及特殊用途的標(biāo)簽等。 (4) 按作用距離可分為密耦合卡、近耦合卡、疏耦合卡和遠(yuǎn)距離卡。其中密耦合卡作用距離小于 1cm，近耦合卡作用距離小于 15cm；疏耦合卡作用距離大約 1m，遠(yuǎn)距離卡作用距離從 1m10m，甚至能達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。 根據(jù)以上有關(guān) RFID 電子芯片和工作頻率的介紹，可以在不同的場(chǎng)合選用不同類型的 RFID 系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行相關(guān)工作的檢測(cè)。 RFID 系統(tǒng)的特點(diǎn) RFID 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)技術(shù)與其他技術(shù)相比，有著許多的優(yōu)勢(shì)： (1) 非接觸性：由于 RFID 通過(guò)射頻信號(hào)來(lái)接收或發(fā)送信息，因此具有非接觸性，可應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境中。 (2) 信息讀取速度快： RFID 系統(tǒng)的標(biāo)簽的識(shí)別不需要人工的干預(yù)，讀卡器可在250 毫秒內(nèi)讀出標(biāo)簽上的信息，比傳統(tǒng)掃描方式速度要高出許多。 (3) 防偽能力強(qiáng)：其電子標(biāo)簽是封裝的，難以篡改。 (4) 應(yīng)用范圍廣：門(mén)禁、倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化、高速公路收費(fèi)、汽車(chē)防盜、電子物品監(jiān)視系統(tǒng)等。 RFID系統(tǒng)的缺點(diǎn) 雖然 RFID 系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但其也存在著缺點(diǎn)：由于技術(shù)還不太成熟，使得 RFID 系統(tǒng)成本太高；可能涉及到隱私問(wèn)題；當(dāng)電子標(biāo)簽一旦接近到讀寫(xiě)器時(shí)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出信息，無(wú)法確認(rèn)該 RFID 讀寫(xiě)器是否合法；含有金屬和水分的環(huán)境會(huì)對(duì) RFID系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 RFID 系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 目前 RFID 技術(shù)常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要有用于非接觸智能卡的 ISO1053 ISO1569ISO14443，用于對(duì)動(dòng)物識(shí)別的 ISO11784 和 ISO11785，用于集裝箱是別的 ISO10374等?，F(xiàn)在有四個(gè)不同標(biāo)簽制造標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó) Intermec 科技公司的 180006B 標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)Matrics 公司的 ClassO 標(biāo)準(zhǔn)；英國(guó)大不列顛集團(tuán)的 ISO180006A 標(biāo)準(zhǔn)； Alien Technology 科技公司的 180006B 標(biāo)準(zhǔn) ［ 9］ 。為此國(guó)際 RFID 標(biāo)準(zhǔn)組織 推出了一項(xiàng)被叫做一類、二代（ C1G2）的標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)可以解決第一代 RFID 遭遇不同標(biāo)準(zhǔn)還有進(jìn)入的第二代時(shí) RFID 侵犯設(shè)備商專利權(quán)的問(wèn)題， C1G2 整合和擴(kuò)展了上述四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，有助于 RFID 技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。 從總體而言， RFID 技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成一個(gè)獨(dú)立的跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域，將大量來(lái)自不同領(lǐng)域的技術(shù)綜合在一起。 RFID 技術(shù)能應(yīng)用和發(fā)揮效應(yīng)的主要方面包括提高作業(yè)精度、節(jié)省人工成本、加快處理速度等，目前 RFID 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸?shù)缺姸嗟念I(lǐng)域。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第三章 有關(guān)輸油管道泄漏方程 長(zhǎng)輸油管道泄漏可以分為三個(gè)階段：泄漏瞬變階段，泄漏穩(wěn)定階段，關(guān)閥停輸階段。第一和第三階段都是瞬變狀態(tài)，而第二階段穩(wěn)定泄漏是否存在要視關(guān)閥的及時(shí)與否而定。 輸油管道瞬態(tài)方程 查閱資料可得：在輸油管道中滿足動(dòng)量守恒、質(zhì)量守恒和能量守恒定律，根據(jù)流體力學(xué)可以建立原油在管道中的瞬態(tài)方程 ［ 1］ 。 ? ?0)(4202s in101V0222???????????????????????????????TTDKDVdtdPaPdtCTdVVDgXPxVVtVtPxPVax??????? 式中： V介質(zhì)流速， m/s； D管道內(nèi)徑， m； K熱油管道的總熱傳遞系數(shù)， W/(m2 K)； X管道位置變量， m； P管內(nèi)壓力， Pa； t時(shí)間變量， s； T0地溫， K； T原油溫度， K； C油品比熱容， J/()。 輸油管道泄漏方程 在上世紀(jì)八十年代，我國(guó)就已經(jīng)有人開(kāi)始研究實(shí)時(shí)模型法，在實(shí)驗(yàn)室的模擬管道上建立了檢測(cè)輸油管道泄漏的實(shí)時(shí)模型。根據(jù)水力學(xué)理論，管道內(nèi)流體流動(dòng)克服摩擦阻力的壓頭損失可由達(dá)西公式表示： ?? 不考慮流體粘度等參數(shù)隨溫度的變化并假定管道 首末端壓力分別為 PR和 PZ，則當(dāng)管道泄漏時(shí)有： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ? ? ?? ????? ghPPP ZR 其中： L管道長(zhǎng)度， m； d管道內(nèi)徑， m； Q體積流量， m3/s. 若泄漏發(fā)生在距管道 X米處，泄漏點(diǎn)的壓力為 P0,，由上式可得：