一种管道流体泄漏定位仪及其使用方法与流程

本发明涉及一种检测设备，特别涉及一种管道流体泄漏定位仪及其使用方法。

背景技术：

我国的主要运输手段之一便是管道运输，包括输油、输气、输水管道等。2016年初，我国油气管道总长度已达到15.8万公里。其中原油管道3.1万公里、成品油管道3.8万公里、天然气管道8.9万公里。管道设备发生老化、腐蚀、人为原因(施工、盗油和破坏等)以及防腐失效的现象，使得泄漏事故经常发生。高流速、长线路的输油输气管道存在的安全隐患更大，时常有不法分子将管道打开一个缺口偷走流通的气体或者油。因为不能进行管道的准确预警和故障点定位，这些行为给国家造成了无法估计的经济损失和安全隐患。及时对流体输送管道的泄漏进行检测和泄漏点的定位，防止泄漏事故进一步扩大，从经济效益和社会效益层面看来，具有重要的经济效益和社会效益。

管网探测技术发展已久，迄今为止主要的探测研究方法是负压波法、电磁法、探地雷达法、红外法等多种物探方法。市场上常用的地下管网探测仪主要是对裂纹、腐蚀、漏水等位置进行定位，或检测管线埋深。

负压波法一是由于管道都是高压1-5mpa，所以对小泄漏和缓慢泄漏(压力变化0.01mpa左右)不够灵敏，漏报非常普遍；其二是这类系统抗工况绕道能力比较差，系统误报比较多，如果一味地提高对小泄流量检测的灵敏度，会导致更多的误报。

漏磁管道监测装置的弊端就是流体(水、油等)泄漏后的流向是不确定的，测到的管道外有流体的范围并非以漏点为中心，所以计算出来的数据误差也比较大。

红外成像的方法在市场上运用也比较多，当管道泄漏时，周围的介质热量会发生变化，利用红外探测仪探测漏点。此方法对操作人员技术要求高，温度、气候、环境对结果的影响很大，且测量的只是大致范围，不能进行精准的定位。

互相关检测法是目前世界上最先进的测漏定位方法。其缺陷是这种计算方法需要通过滤波电子电路，对采集的噪音及干扰信号滤波，当泄漏信号比较弱的时候，去噪和滤波技术将会不加分辨的将正确的信号过滤掉，显示的反而是干扰信号，最终该检测仪器会做出错误的判断认为该处无泄漏。由于管道声波传播速度随管道材质、管径、壁厚的不同而发生变化，两路信号的延实时间的算法上也存在一定误差，信号在传输中的衰减等，这些都导致泄漏点的定位误差大，检测的距离短。

公开号为cn106287241a的专利申请《一种精确定位管道泄漏点的检测装置》利用红外热成像原理，由图像处理器、存储器、电源模块、显示终端等构成的系统，配以控制箱、操作杆和安装杆的使用，对埋伏于地下或墙壁内的管道进行无损检测。该方法耗费时长比较久，工作效率低，且周围的温度、气候对检测结果影响较大，致使测量结果不准确。

公开号为cn1435678a的专利申请《流体输送管道泄漏智能故障诊断与定位的方法与装置》利用输差——压力波耦合的方法进行检漏，利用瞬态压力波定位泄漏点。这种方法的对工况要求较高，且小泄流量的灵敏度难以达到，即便达到了，更容易引起系统误报。

公开号为cn105757495a的专利申请《一种瓦斯绸采管网参数监测系统及漏点精确定位方法》将监控分站设置在瓦斯抽采网关键节点位置，主要负责压力、流量等信号的采集并实时检测，利用声光进行报警，通过获取的数据进行计算并定位漏点。这种方法要先设定一个阈值，测出的参数与阈值进行比较，若大于阈值则认定为有泄漏。当有小于阈值的泄漏情况发生，系统就测不出来，发生漏报现象。

技术实现要素：

针对上述的不足，本发明的主要目的是提供一种管道流体泄漏定位仪及其使用方法，它具有抗干扰能力强、快速准确、误差小、使用简单、安全可靠的特点。实现上述目的的技术方案如下：

管道流体泄漏定位仪，包括传感器、信号采集器、显示终端、主处理器，信号采集器分别与传感器、主处理器通过有线或无线的方式连接；

其中，传感器与管道接触，传感器所在位置即为测试点，传感器感应管道内流体的流动以及除此之外产生的所有噪音，并且传感器感应管道的应力波，信号采集器将感应器感应到的噪音信号全以音频信号形式接收并保存，主处理器对信号采集器采集到的全部信号进行计算和分析，并将分析到的结果输入到显示终端上，显示终端在测试过程中以波形显示图的形式，实时的反应传感器感应到的各类信号，最终会显示测试点与泄漏点的直线距离，并以示意图的形式直观形象的展示在显示终端上。而传感器会将感知的应力波转换为电压信号，信号采集器将电压信号转换为数字信息，当漏点检测出来后，主处理器根据数字信息确定漏点准确位置，并将漏点转却位置通过显示终端显示出来。

与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强、快速准确查找管道漏点、误差小、使用简单、安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明原理示意图

图2为本发明流程示意图

图3为管道上的漏点a、b、c

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

管道流体泄漏定位仪，包括至少一个传感器、信号采集器、显示终端、主处理器(cpu)，信号采集器分别与传感器、主处理器通过有线或无线的方式连接，同时传感器通过有线或无线的方式还与显示终端连接，本发明中传感器布置两个，测试的时候，两个传感器各测试管道的一端，提高工作效率。

其中，传感器与管道接触，传感器所在位置即为测试点，传感器感应管道内流体的流动以及除此之外产生的所有音频信号(包括但不仅限于路面上来往行人、汽车、振动等产生的噪音)，并将感应到的信号传递给显示终端显示出来，同时，传感器还感应管道的应力波，并将应力波转换为电压信号；

其中，主处理器通过有线或无线的方式还分别与显示终端、主处理器连接，主处理器具备测量、滤波、大数据分析、确定管中群速和定位的功能，主处理器对信号采集器采集到的全部音频信号进行计算和分析，判断测试点位置处及其周围是否有漏点，主处理器内预先设置滤波模块，信号采集器将电压信号转换为数字信息，当主处理器判断出测试点或其周围具有漏点的时候，主处理器根据数字信息确定漏点准确位置，漏点的准确位置传递给显示终端显示出来。

滤波模块用于区分流体信号，采用相位定位和时频分析找出信号的不同，主处理器计算和分析测量到的音频信号，由于漏点信号与管道内自有的流体流动信号或没有流体时的信号不一致，通过主处理器里的滤波模块进行分析甄别，当发现与流体正常流动的信号(或没有流体流动)不一致的音频信号时，主处理器判定此处为漏点信号，发现漏点，漏点数量、漏点与测试点的距离等结果，在显示终端显示出来。

本发明中，信号采集器采集到的数据信息及主处理器的测量结果通过显示终端呈现出来，显示终端内可以预装结果输出模块，结果输出模块将上述信息显示出来。上述无线的连接的方式可以是蓝牙或wifi。显示终端在测试过程中以波形显示图的形式，实时的反应传感器感应到的各类信号，最终会显示测试点与漏点的直线距离，并以示意图的形式直观形象的展示在显示终端上。检修人员根据显示终端显示的位置、距离与数量可以方便的找到漏点所在，提高工作效率。

为了保护电子元件，所述信号采集器、主处理器都安装在主机内，而主机内同时安装电源，所述电源为电池或充电电池，电源为信号采集器和主处理器供电，提供其工作的动力。主机内装有的电池可以连续工作300min，工作结束后随时可以充电。

上述方案中，为避免现有检漏仪器的误差，本发明采用相位定位和时频分析的原理，信号采集器可接收全部信号，主处理器再进行分析和计算。

本申请中，显示终端可以是手机、平板、电脑等电子设备中的任意一种。

上述方案中，显示终端操作简单，输入账号和密码直接登入，点击测试点即可进行漏点测量，采集到的音频及测量的结果会出现在显示终端。

使用的时候传感器上面可以粘贴一层双面胶，利用双面胶可以将传感器方便的贴在露出地面的管道表面上，或贴在与管道连接的露于地面的消防栓上。

安装好传感器后静待6min左右的时间，检测定位仪提取该路面地下管道的相关数据，在2min之内进行快速计算，整个过程只需约10min就可以精确的判断该地段是否发生泄漏，并确定具体的漏点。

具体步骤如下：

首先将一个传感器与管道的任意一端连接，或者将传感器固定在其中一个连接管道的装置上，传感器与管道一端的接触位置形成测试点a，测试点a被点击后，传感器感应管道的音频信息和应力波，并将音频信息传输给信号采集器，接着主处理器分析和计算音频信息，在音频信息中找出与正常流体漏点信息，测试点a测完之后，管道的另一端的任意一个位置，形成另一个测试点b，重复上述步骤，测试点b与测试点a之间的距离需要利用红外等测距仪器进行测量，主处理器分析音频信息，

漏点的位置和距离显示在显示终端上，维修人员根据显示终端显示的位置进行排查与维修。

本发明中利用红外等测距仪器将测试点a、b两点的距离进行测定，即测试点b与测试点a之间的距离就需要利用红外等测距仪器进行测量；这样若有漏点就能及时进行精准定位。本发明申请的仪器是对13公里以内的管道段进行测量的，测试点在测试漏点段，最多测量三次就可找到漏点，所以此处命名为测试点a、b。

本申请中，检测的管道材质可为金属或塑料，管道的直径大小、埋地深度、内部介质的流速和外界的环境对最终结果无影响。

实施例一：

测试管道为金属管，为自来水管，测试距离1公里(指本发明仪器所要测量的管道段直线长度为1公里。后面同理)，管道埋地深度为0.8m。

经过检测和计算，检测出漏点所在位置距离第一个测试点a的距离为213.43m，经工作人员复查，实际漏点距离第一个测试点a为231.43m，检测结果准确。本设备的准确率可达100％，适用于地下管道流体泄漏的精确定位。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处在于：

测试管道为塑料管，为自来水管，测试距离2公里，管道埋地深度为1m。

经过检测和计算，检测出漏点所在位置距离第二个测试点b点为512.22m，经工作人员复查，实际漏点距离第二个测试点b为512.22m，检测结果准确。本设备的准确率可达100％，适用于地下管道流体泄漏的精确定位。

实施例三

与实施例1基本相同，不同之处在于：

测试管道为金属管，为石油管，测试距离10公里，管道平均埋地深度为2m。

经过检测和计算，检测出漏点所在位置距离第二个测试点b点为2355.84m，经工作人员复查，实际漏点距离第收二个测试点b为2355.84m，检测结果准确。本设备的准确率可达100％，适用于地下管道流体泄漏的精确定位。

实施例四

与实施例1基本相同，不同之处在于：

测试管道为塑料管，介质为高速流动的空气，测试距离1公里，管道平均埋地深度为1.2m。

经过检测和计算，检测出漏点所在位置距离第三个测试点c点为316.66m，经工作人员复查，实际漏点距离第三个测试点b为316.66m，检测结果准确。本设备的准确率可达100％，适用于地下管道流体泄漏的精确定位。

实施例五

与实施例1基本相同，不同之处在于：

测试管道为金属管，为自来水管，测试距离0.5公里，管道埋地深度为0.2m。

该段自来水管经工作人员审查并无泄漏现象，使用本设备进行检测和计算后显示无泄漏点，检测结果准确。本设备的准确率可达100％，适用于地下管道流体泄漏的精确定位。

本发明的有益效果为：

本发明采用相位定位和时频分析的原理，通过滤波模块、信号采集器、主处理器、传感器、用于供电的电池和电源构成的结构，配合显示终端的使用，能够对埋于地下或者露出地面上的管道进行无损检测；可以检测金属和塑料材质的管道，也可以检测管内具有水、石油、汽油、气体等的管道，管道内部有无流体介质均可检测，且介质的流速大小不影响测试结果；对管道的直径没有要求，不管是小口径的还是大口径的，都可采用本发明的同种方法进行泄漏点的测量与精确定位。对使用的环境、气候、压强都没有要求，高温恶劣天气也可进行工作。当检测出泄漏点时，显示终端的界面便会标注泄漏点离测试点的距离以及方位，工作人员迅速按照显示的结果进行标识和修复。泄漏点测量的范围为0—13km(本发明申请的仪器所能测试管道的直线距离范围，最大可达到13公里。)，定位的误差精度保持在0—0.2m之内。与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强、快速准确、误差小、使用简单、安全可靠的特点，有益于推广应用。

以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。