天然气管道泄漏探测系统研究与实现

论文摘要

天然气管道运输是一种高效、安全、经济的运输方式,天然气输气管道是我国能源大动脉的重要组成部分,战略地位十分重要。但是由于不可避免的自然或人为损坏等原因,天然气管道损伤、穿孔泄漏事故经常发生。近年来,不法分子在天然气管道上打孔盗气,天然气外泄事故频繁。造成了国有资源的巨大损失和严重环境污染,给人们的生命财产和生存环境造成巨大的威胁。因此对天然气管道进行泄漏检测,保障管道安全运行是十分必要的。由于天然气存在可压缩性强,天然气管道分布范围广等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适应天然气管线的泄漏检测。特别是对于盗气用非金属管、小流量的泄漏检测和泄漏点定位问题尚未有效解决。本文通过分析天然气管道盗气泄漏的现状及特点,国内外管道泄漏检测技术的应用现状,对常用的基于硬件的和基于软件的泄漏检测方法进行比较,提出了采用声波检漏原理的检测方案。通过对泄漏声波产生的机理、衰减因素以及泄漏信号的时域、频域特点的实验研究和分析,提出了采用便携式巡检仪人工巡线和无线数据采集技术,将采集到的泄漏信息及测点的GPS坐标通过GPRS无线传输技术上传至服务器,构建油田天然气管线泄漏数据库,构成泄漏监控系统的解决方案。巡检仪采用PDA内置GPS模块、GPRS模块结构,从巡检仪硬件、PDA数据采集及信号处理软件、测点信息与GPS定位坐标的GPRS数据传输、监控中心泄漏实时数据库几个方面提出了设计方案,并得到了较好的实现。根据实际应用的需要,设计了泄漏实时数据库,在SQLServer2000上予以实现。为油田领导决策部门提供即时生产信息。通过对油田地面工程基础数据库的需求分析,建立了泄漏检测实时数据库的结构,生成了系统数据表及组织关系,实现了动态页面设计与客户端应用程序的开发。文章还描述了系统测试与实现过程,进行了主要界面的设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 天然气管道盗气泄漏的现状及面临的问题
• 1.3 国内外管道泄漏检测技术研究概况
• 1.3.1 基于硬件的泄漏检测法
• 1.3.2 基于软件的泄漏检测法
• 1.3.3 声波检漏系统的应用
• 1.4 本文工作及章节安排
• 第二章 泄漏声波检测定位方法及相关技术
• 2.1 泄漏声波产生的机理
• 2.2 泄漏声波信号的特征分析
• 2.2.1 泄漏声波信号的衰减因素
• 2.2.2 泄漏声波信号频率特性
• 2.2.3 噪声对漏点定位的影响
• 2.3 盗气泄漏声波检测定位原理
• 2.4 声波检漏识别技术
• 2.4.1 模拟实验情况介绍
• 2.4.2 泄漏信号的时域特征分析
• 2.4.3 泄漏信号的频域特征分析
• 2.5 泄漏信号的数据采集及处理
• 2.5.1 模数转换
• 2.5.2 数字滤波
• 2.5.3 信号傅立叶变换
• 2.6 PDA 信号采集处理技术
• 2.6.1 PDA 概述
• 2.6.2 PDA 的操作系统及数据库
• 2.7 GPS 定位技术
• 2.7.1 GPS 构成及定位原理
• 2.7.2 坐标系转换
• 2.8 GPRS 无线数据传输技术
• 2.9 本章小结
• 第三章 声波检测定位系统需求分析
• 3.1 数据库设计基本要求
• 3.2 数据需求
• 3.2.1 检漏声波数据格式
• 3.2.2 GPS 数据格式
• 3.2.3 GPRS 数据报文格式
• 3.2.4 油田地面工程数据要求
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统设计及实现
• 4.1 系统的总体设计
• 4.2 硬件设计及实现
• 4.2.1 硬件总体结构
• 4.2.2 传感器的选用
• 4.2.3 前置放大电路的选用
• 4.2.4 前置信号滤波器的选用
• 4.2.5 PDA 选用
• 4.3 软件设计及实现
• 4.3.1 客户端主要功能设计与实现
• 4.3.2 数据处理与实现
• 4.3.3 PDA 检测信号处理程序设计
• 4.4 数据库设计及实现
• 4.4.1 数据结构设计-E-R 图
• 4.4.2 数据库实现
• 4.4.3 数据安全设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统运行测试
• 5.1 测试目的和范围
• 5.1.1 功能测试
• 5.1.2 性能测试
• 5.2 功能测试
• 5.3 性能测试
• 5.4 测试结果
• 5.4.1 硬件测试
• 5.4.2 软件测试
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 附录2