专利名称：一种管道泄漏的诊断系统、装置及方法
技术领域：
本发明涉及管道泄漏诊断技术，具体的讲，涉及一种管道泄漏的诊断系 统、装置及方法。
背景技术：
目前，管道输送已经成为我国五大交通运输方式之一。我国境内已建成
油气管道1.5万公里，预计到201G年，原油、成品油、天然气管道总长度将增 加到8万至10万公里。管道泄漏将引起环境污染、燃烧爆炸等严重后果，并将 造成很大的直接、间接经济损失，我国每年由此带来的经济损失近7亿元人民 币。目前的管道泄漏诊断方法有20余种31，应用最多的是负压波诊断法["]， 其原理是通过分析管道泄漏时产生的压力负压波信号实现对泄漏的诊断。如 清华大学、天津大学、西南石油学院等采用负压波诊断法研制的泄漏检测系 统在胜利油田、新疆油田、得到了具体的应用。但目前负压波诊断法存在的 较大问题是最小泄漏量只能在1%左右，无法诊断出泄漏量<1%的小泄漏。
造成无法诊断小泄漏根本原因是诊断系统的数据采集频率低、分辨率 低，无法识别出小泄漏负压波信号。
虽然现有的采集装置的采集频率已可达到很高，如有的已能达到10MHz, 但用于管道泄漏诊断的采集装置都采用的是"单任务串行诊断机制"(如图1 )， 即按"信号采集-信号传输—信号采集—"的顺序周期性地完成各项功能， 信号采集完成后必须等将信号传输给计算机才能进行下一次采集，这样就不 可避免地使采集频率较低(一般为5HZ-20Hz)，以保证两次信号采集之间能有 足够长的时间供信号传输使用，而5-20Hz的采集频率只能识别出〉l。/。的泄漏负 压波信号，无法识别出< 1 %的小泄漏负压波信号。
小泄漏已占我国管道泄漏的30%以上，每年损失近2. 5亿元，因此，如何进 行管道的小泄漏诊断具有十分重大的经济及社会意义，是一个亟待解决的技 术问题。
发明内容
针对如上所述的问题，本发明的目的在于一种管道泄漏的诊断系统、装 置及方法，采用多任务并行诊断机制代替现有的单任务串行诊断机制，提高 采集精度，从而实现小泄漏的诊断。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为
一种管道泄漏的诊断系统，包括
压力传感装置，安装于待诊断的管道上，用于拾取管道内的泄漏负压波 信号；
多任务数据采集装置，该采集装置中至少2个随机存储器(RAM)通过控 制电路的控制交替并行地进行所述负压波信号的采集与采集数据的传输；
数据处理装置，接收所述多任务数据采集装置传输的采集数据，进行数 据分析与泄漏识别。
所述数据处理装置还用于进行数据的管理。
各个RAM含有独立的数据地址线和数据传输线；
所述控制电路为一控制开关。
所述多任务数据采集装置为双RAM数据采集器。
所述双RAM数据采集器利用2个RAM交替进行数据的采集，采集频率为1000 -200謹z。
一种管道泄漏诊断方法，包括如下步骤 利用压力传感器拾取管道内的泄漏负压波信号； 交替并行地进行所述负压波信号的采集与采集的数据的传输； 将所述采集的数据传输到数据处理装置，进行数据分析，并根据分析的结果来识别管道是否泄漏。
交替进行数据采集的频率为1000-20000Hz。
一种多任务数据采集装置，包括 至少2个RAM,用于进行数据的采集与传输；
控制装置，用于进行所述RAM间信号的切换，以使所述RAM交替并行地采
集数据。
本发明的有益效果在于，本发明采用"多任务并行诊断机制"，通过至 少二个RAM交替采集管道泄漏负压波信号，可实现信号采集、信号传输功能并 行执行，信号采集不必等待信号传输，从而实现不间断高速采集，使采集频 率可达ZOOOOHz,比现有的管道泄漏诊断装置提高了近100倍的采集精度，能 够有效识别管道泄漏量〈0. 5%的小泄漏负压波信号，即解决了管道小泄漏信号 的识别问题，从而实现了对小泄漏的诊断。
图l现有的管道泄漏诊断装置采用的泄漏信号串行采集的原理图； 图2为本发明的双RAM管道泄漏诊断装置的构成框图； 图3为本发明的基于双RAM的泄漏信号并行采集原理图； 图4为本发明的双R AM数据采集器的结构框图5为本发明利用双RAM采集装置采集到的管道泄漏负压波信号示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明 的具体实施例进行详细说明。
本发明的核心思想在于利用并行的数据采集机制来代替串行的数据采集 机制，由此实现更高频率的数据采集，从而实现管道的更小泄漏的识别。
如图2所示，本发明的管道泄漏诊断系统，由压力传感器、多任务数据采 集装置(如双RAM数据采集器)和计算机组成，其中，压力传感装置，用于拾
取管道内的泄漏负压波信号；多任务数据采集装置利用两个并行的RAM通过控 制电路的控制交替地进行所述负压波信号的-采集与采集数据的传输；所述计 算机用于接收所述多任务数据采集装置传输的采集数据，进行数据分析与泄
漏识别。
诊断管道泄漏时，将压力传感器安装在管道上，拾取管道内的泄漏负压 波信号，利用双RAM数据采集器采集压力信号，并传输到计算机中进行泄漏信 号的分析与识别。由计算机对采集数据进行的一系列数据分析、泄漏识别、 管理、以及通讯等都可以采用现有的公知手段进行。
众所周知，在现有的管道泄漏诊断系统中，其数据采集机理都是基于 串行机制的(如图l所示)，即是按"①采集数据—②分析数据—③识别泄
漏- 管理数据— 通讯—①采集数据"这样的顺序周期性依次完成各项 功能的。这样，每采集l个点的数据，都必须等待②③④⑤4个环节完成后 才能进行。
目前，计算机操作系统指令周期最快的为l毫秒，这样，按最快采集速率 计算，每个环节至少需要l毫秒，因此每二个数据点最短时间间隔为5毫秒， 即最高采集频率为200Hz。但在实际的串行诊断系统中，每个环节至少要用到 IO条指令，需10毫秒，最高采集频率为20Hz。基于上述原因，目前串行诊断 系统的采集频率一般为4-20Hz，最高为200Hz。
而本发明中的双RAM诊断系统，将"①采集数据"环节与"②分析数据、 ③识别泄漏、④管理数据、⑤通讯，，4个环节独立出来，采用了并行机制，即 双RAM独立交互采集数据，不受②③④⑤4个环节的影响，或者说不用等待这 4个环节是否执行完毕，完全独立地交替采集数据，这样，其采集频率只受双 RAM采集频率的影响，而不受②(D④⑤4个环节的影响，如图3所示。
本实施例中的双RAM数据采集装置的最高采集频率设计为20000Hz，因此 系统可以使用20000Hz采集管道泄漏信号，较现有的串行诊断系统的200Hz 采集频率有了 100倍的提高，因此在管道泄漏诊断精度上有了极大的提高。
当然，本实施例所采用的最高采集频率为20000Hz的双RAM数据采集装置仅 用作实例来说明本发明，当然也可以采用采集频率能够达到更高的数据采集装置。
本发明的利用双RAM进行泄漏信号采集的双RAM数据采集装置的原理如 图4所示。每个RAM含有独立的数据地址线、数据传输线，控制线用于控制2 个RAM进行交替采集，每个RAM通过控制器(如控制开关)交替地完成泄漏 信号采集、传输工作，其原理是数据采集开始时，由RAMl采集负压波泄漏 信号，采集完成后(如在采集了一定时间间隔或一定数量的数据点，或者RA Ml写满后，但并不限于此)，由控制电路产生切换信号，于是切换到RAM2继 续采集，在RAM2采集的同时，RAMI将采集好的数据传递给计算机，如此可周 期性地完成信号采集、传输。这样，泄漏信号的采集、传输可以并行完成， 信号采集不必等待信号传输，从而实现不间断高速采集。
在数据采集过程中，控制电路进行RAMI和RAM2之间切换的时间间隔(既 每一 RAM进行数据采集的时间间隔)可以进行设置；另外，由双RAM数据采 集器的数据采集频率也可以进行调节。
图5是通过双RAM装置采集到的管道小泄漏负压波信号，泄漏量为0. 5°/ ， 可以非常清晰地识别出小泄漏负压波信号(图中X轴表示时间)。计算机通 过对这一小泄漏信号的识别，就可对泄漏进行报警。从图中可以看出，泄漏 信号发生在0. 028至0. 029秒之间，时间长度为0. 001秒，至少用lOOOHz的 采集频率才能对该小泄漏进行识别。因此目前诊断装置采用5-20Hz是无法诊 断出该小泄漏的，而双RAM装置采集频率可达20000Hz,能有非常准确地诊断 出该小泄漏。对于本实施例中的双RAM数据采集器，数据采集频率只要设定 在lOOOHz至设备可达到的最高频率之间，就都可以实现泄漏量为0. 5%的小泄 漏负压波信号，从而实现管道小泄漏的诊断。
另夕卜，通过实地诊断，本发明的泄漏诊断系统还实现了泄漏量为0. 4%的 小泄漏负压波信号的识别，泄漏量小于O. 5%。对应于更小泄漏量的负压波信
号，采集的结果可能会变得相对不稳定。
综上所述，本发明的双RAM的管道泄漏诊断装置采用"多任务并行诊断 机制"，通过二个RAM交替采集管道泄漏负压波信号，可实现信号采集、信 号传输功能并行执行，信号采集不必等待信号传输，从而实现不间断高速采 集，使采集频率可达20000Hz，比现有的管道泄漏诊断装置提高了近100倍的 采集精度，能够有效识别管道泄漏量〈0. 5°/。的小泄漏负压波信号，从而实现了 对小泄漏的诊断。如上实施例是以双RAM的数据采集器为例进行了说明，但 本发明并不限于此，从具体实现上，同样可以采用两个以上的RAM并行的交 替的进行数据的采集来达到本发明的效果。
以上具体实施方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。凡在本发 明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种管道泄漏诊断系统，其特征在于包括压力传感装置，安装于待诊断的管道上，用于拾取管道内的泄漏负压波信号；多任务数据采集装置，该采集装置中至少两个RAM通过控制电路的控制交 替并行地进行所述负压波信号的采集与采集数据的传输；数据处理装置，接收所述多任务数据采集装置传输的采集数据，进行数 据分析与泄漏识别。
2. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于 所述数据处理装置还用于进行数据的管理。
3. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于 各个RAM含有独立的数据地址线和数据传输线； 所述控制电路为 一控制开关。
4. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于 所述多任务数据采集装置为双RAM数据采集器。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述双RAM数据采集器利用2个RAM交替进行数据的采集，采集频率为1000 -20000Hz。
6. —种管道泄漏诊断方法，其特征在于包括如下步骤 利用压力传感器拾取管道内的泄漏负压波信号；交替并行地进行所述负压波信号的采集与采集的数据的传输； 将所述采集的数据传输到数据处理装置，进行数据分析，并根据分析的 结果来识别管道是否泄漏。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于 交替进行数据采集的频率为1000-20000Hz。
8. —种多任务数据采集装置，其特征在于包括 至少2个RAM,用于进行数据的采集与传输；控制装置，用于进行所述RAM间信号的切换，以使所述RAM交替并行地采集数据。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于 每一RAM含有独立的数据地址线和数据传输线。
10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于 所述RAM的ft据采集频率能够达到20000Hz。
全文摘要
本发明提供一种管道泄漏的诊断系统、装置及方法，所述系统包括压力传感装置，安装于待诊断的管道上，用于拾取管道内的泄漏负压波信号；多任务数据采集装置，该采集装置中至少2个RAM通过控制电路的控制交替并行地进行所述负压波信号的采集与采集数据的传输；数据处理装置，接收所述多任务数据采集装置传输的采集数据，进行数据分析与泄漏识别。本发明解决了管道小泄漏信号的识别问题。
文档编号F17D5/02GK101122367SQ20061008915
公开日2008年2月13日 申请日期2006年8月7日 优先权日2006年8月7日
发明者张来斌, 伟 梁, 段礼祥, 王朝晖 申请人:中国石油大学(北京)