一种负压波管道泄漏监测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油管道泄漏监测领域，尤其涉及一种负压波管道泄漏监测系统和方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济高速发展带来的油气管道大规模投资建设，油气管道泄漏、堵塞、缺陷问题日益严重，目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行非常不利。据估计，油气管道泄漏监测、检测系统光产品本身的产值就将接近I，000亿。长期来说，管道泄漏监测行业除了需要有更可靠、更有效的技术手段、产品本身来保障泄漏监测的实时性、准确性、有效性，以及高定位精度和低误报率等，更多还需要长期优质的本地化服务和专家分析。
[0003]鉴于上述情况，研发出一种可在线检测、实时报警、操作简单、部署方便且具有较高定位精度和低误报率的管道泄漏监测方系统和方法是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于克服现有技术存在的不足，从而提供一种负压波管道泄漏监测系统和方法。
[0005]在第一方面，本发明提供了一种负压波管道泄漏监测系统。该系统包括设于管道各个站点压力传感器、GPS单元、数据同步器和PLC采集单元，以及设于中控室内的SCADA服务器、泄漏监测服务器和客户终端，所述压力传感器和GPS单元分别与所述数据同步器相连，用于将各自采集管道实时压力数据和GPS信号上传至所述数据同步器，所述GPS信号包括标准脉冲信号和标准时间信息；所述数据同步器与所述PLC采集单元相连，用于接收GPS信号和压力数据，并对压力数据进行滤波和调理后根据标准脉冲信号和标准时间信息对处理后的压力数据进行时间同步;所述PLC采集单元与所述SCADA服务器相连，用于将时间同步后的压力数据送入SCADA服务器;所述SCADA服务器与所述泄漏监测服务器相连，用于接收各站点PLC采集单元的压力数据并传输至所述泄漏监测服务器;所述泄漏监测服务器与所述客户端机相连，用于接收和分析处理各站点的压力数据，以得出管道的泄漏状态和泄漏点；以及所述客户终端，用于向所述泄漏监测服务器请求各种数据并进行显示。
[0006]进一步地，所述SCADA服务器包括PLC-Server通信模块和OPCCl ient代理模块，
[0007]所述PLC-Server通信模块与所述PLC采集单元相匹配，用于汇集各站点PLC采集单元的压力数据和提供OPC远程数据访问接口 ；
[0008]所述OPCClient代理模块通过OPC远程数据访问接口将汇集的压力数据传输到所述泄漏监测服务器。
[0009]进一步地，所述泄漏监测服务器包括判定模块、匹配模块和泄漏点定位模块，
[0010]判定模块与匹配模块相连接，用于以设定频率接收各站点的压力数据并与对应站点预置的最低监测门限值进行比对；当监测某个站点压力数据低于其对应的最低监测门限值，则输出泄漏报警信息，该泄漏报警信息包括站点名称和泄漏监测时刻tl;
[0011]匹配模块与泄漏点定位模块相连，用于从泄漏报警历史库中搜寻与判定模块输出的泄漏报警信息相匹配的泄漏报警信息，相匹配的泄漏报警信息包括站点名称和泄漏监测时刻t2，相匹配的泄漏报警信息与判定模块输出的泄漏报警信息发生在同一管段，且两者的时间差小于管段的时间阀值，所述时间阀值为两站点之间直线距离比上负压波沿管道传播速度；
[0012]泄漏点定位模块，根据组成的匹配对站点之间直线距离、时间差和负压波沿管道传播速度对泄漏点进行定位。
[0013]更进一步地，所述泄漏点定位模块采用定位公式乂=[1^-￥(1:1-丨2)]/2，其中，IJ^tl站点和t2站点间的直线距离，V为负压波沿管道传播速度，X为泄漏定位点相对于t2站点的距离。
[0014]进一步地，所述PLC采集单元采用西门子1500系列可编程控制器。
[0015]进一步地，所述系统还包括交换机，其与各站点的PLC采集单元通过RJ-45网线相连接，使得PLC采集单元采集的压力数据汇入到局域网到达SCADA服务器。
[0016]在第二方面，本发明提供了一种采用上述负压波管道泄漏监测系统进行的监测方法。该方法包括以下步骤:
[0017]a、通过压力传感器和GPS单元分别将各自采集管道实时压力数据和GPS信号上传至数据同步器，所述GPS信号包括标准脉冲信号和标准时间信息；
[0018]b、通过数据同步器接收压力数据和GPS信号，并对压力数据进行滤波和调理后根据标准脉冲信号和标准时间信息对处理后的压力数据进行时间同步；
[0019]c、通过PLC采集单元将时间同步后的压力数据送入SCADA服务器；
[0020]d、通过SCADA服务器接收各站点PLC采集单元的压力数据并传输至泄漏监测服务器；
[0021]e、通过泄漏监测服务器接收和分析处理各站点的压力数据，以得出管道的泄漏状态和泄漏点；以及
[0022]f、通过客户终端显示泄漏与定位信息和压力传感器状态信息。
[0023]进一步地，所述步骤d具体包括以下步骤:
[0024]g、由SCADA服务器内的PLC-Server通信模块汇集各站点PLC采集单元的压力数据和提供OPC远程数据访问接口 ；
[0025]h、由SCADA服务器内的OPCCI ient代理模块通过OPC远程数据访问接口将汇集的压力数据传输到泄漏监测服务器。
[0026]进一步地，所述步骤e具体包括以下步骤:
[0027]1、由泄漏监测服务器内的判定模块以设定频率接收各站点的压力数据并判定是否低于其对应站点预置的最低监测门限值;若某个站点压力数据低于其对应站点预置的最低监测门限值，则输出泄漏报警信息，该泄漏报警信息包括站点名称和泄漏监测时刻tl，然后执行步骤j ;若否，则执行步骤i ;
[0028]j、由泄漏监测服务器内的匹配模块从泄漏报警历史库中搜寻是否有与步骤i中输出的泄漏报警信息相匹配的泄漏报警信息，相匹配的泄漏报警信息包括站点名称和泄漏监测时刻t2，相匹配的泄漏报警信息与步骤i中输出的泄漏报警信息发生在同一管段，且两者的时间差小于管段的时间阀值，所述时间阀值为两站点之间直线距离比上负压波沿管道传播速度;若有，则输出相匹配的泄漏报警信息，然后执行步骤k;若无，则将步骤i中泄漏报警信息存储在报警历史库中，然后执行步骤i ;
[0029]k、由泄漏监测服务器内的泄漏点定位模块根据组成的匹配对站点之间直线距离、时间差和负压波沿管道传播速度对泄漏点进行定位。
[0030]进一步地，所述步骤k采用定位公式X = [ L-v (11 _t2) ] / 2实现泄漏点的定位，
[0031]其中，L为tl站点和t2站点间的直线距离，V为负压波沿管道传播速度，X为泄漏定位点相对于t2站点的距离。
[0032]本发明的有益效果是:通过设于管道各个站点压力传感器、GPS单元和数据同步器实现了对压力数据进行精确的时间同步；由PLC采集单元将时间同步后的压力数据传输至SCADA服务器，由SCADA服务器汇集所有站点压力数据并提供远程访问接口，通过访问接口将数据上传至泄漏监测服务器，确保了数据传输的稳定性，避免了压力数据读取失败现象的发送，保证压力数据的可靠性和准确性;最后由泄漏监测服务器完成对压力数据判定、匹配和泄漏定位，实现了多站点管道间的泄漏监测并提高了最终计算结果的准确性。
【附图说明】
[0033]图1是本发明实施例的负压波管道泄漏监测系统结构框图；
[0034]图2是本发明实施例的负压波管道泄漏监测系统信号传递示意图；以及
[0035]图3是本发明实施例的采用负压波管道泄漏监测系统进行监测的方法流程图。
【具体实施方式】
[0036]为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]图1是本发明实施例的负压波管道泄漏监测系统结构框图。
[0038]如图1所示，本发明实施例中负压波管道泄漏监测系统包括压力传感器、GPS单元、数据同步器、PLC采集单元、交换机、SCADA服务器、泄漏监测服务器和客户终端。SCADA服务器包括PLC-Server通信模块和OPCClient代理模块。泄漏监测服务器包括判定模