DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)
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3、DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)核心技術
音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要解決的核心難點是既需要靈敏的檢測到由于微小泄漏引起的微弱音波信號，同時也需要區(qū)分泄漏引起的音波和管道日常運行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號引起的誤報警。因此，管道泄漏監(jiān)測問題可以歸結為模式識別問題：如何有效的建立泄漏音波信號及各種干擾信號的模型？如何從實時識別出泄漏音波？
為了提高系統(tǒng)靈敏度，降低由于干擾噪聲引起的誤報，DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的傳感器技術及前端處理技術以獲取高質量的音波信號、領先的信號處理技術抑制背景噪聲和操作干擾、先進的人工智能技術和模式識別技術以準確的識別微小泄漏音波同時拒絕各種干擾音波信號。DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器實時監(jiān)測管道運行狀況。
傳感器及前端處理模塊
主要作用是實時將管道中的音波信號轉換為電訊號，并傳輸?shù)紻OLPHIN系統(tǒng)信號采集處理終端。在微小泄漏孔徑的情況下，DOLPHIN系統(tǒng)信號采集處理終端采用定制的傳感器，有效的解決了微弱信號的捕捉、放大和噪聲抑制問題。
音波信號處理：
管道背景噪聲影響泄漏音波信號質量。在嚴重的情況下，管道泄漏音波信號將完全被噪聲淹沒。DOLPHIN泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的背景噪聲功率譜估計算法，有效地估計管道運行過程中的平穩(wěn)和非平穩(wěn)背景噪聲，然后利用維納濾波器抑制背景噪聲。
管道分輸?shù)炔僮鞲蓴_噪聲特點接近泄漏音波信號，DOLPHIN系統(tǒng)采用主傳感器獲取主信號，同時采用多個傳感器采集參考干擾信號，利用自適應濾波器濾除干擾噪聲。
基于HMM模型的實時識別器及快速自適應訓練
DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)選擇不同頻帶的低頻音波能量作為特征向量。波形特征向量經(jīng)過能量壓縮、信息壓縮之后，作為實時識別器的輸入。
DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用了基于HMM（Hidden Markov Model）模型的識別器實時處理并甄別管道的運行狀態(tài)。采用HMM模型來描述泄漏音波及各種干擾信號模型，解決了HMM模型建立、模型訓練、實時識別以及在嵌入式系統(tǒng)上的識別器優(yōu)化等一系列問題，從而有效地識別出泄漏音波信號及干擾信號。
實際管道的運行狀況千差萬別，壓力、溫度、流體特性以及背景噪聲都各不相同，準確快速地適應調整識別模型將進一步提高識別系統(tǒng)的性能。DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的快速適應性訓練技術對原始模型進行訓練。經(jīng)過現(xiàn)場快速適應訓練之后，實時識別器的HMM模型能夠更好的適應管道的現(xiàn)場運行狀況，從而進一步提高識別精度。
開放式、模塊化軟硬件架構
與一些采用專用軟硬件管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)相比，DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采用貝加萊開放式的軟硬件系統(tǒng)架構。同時，軟硬件系統(tǒng)都采用模塊化的結構，便于系統(tǒng)維護和升級，也有利于DOLPHIN音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)性能的進一步提升。
4、DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)
目前，DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)已在延長集團延煉-西安成品油管道、中海油中捷石化-黃驊港原油成品油管道、中海油海底原油/天然氣管道等多個項目得到成功應用。本文以延煉-西安成品油管道為例，介紹智能音波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)在長輸管道的應用。
延煉-西安成品油管道起點為延安市黃陵縣延煉惠家河油庫，終點為西安市臨潼區(qū)斜口鎮(zhèn)，管道全長200.9km。整體走勢為北南走向，起點高程為789m，終點高程為443m，全線最低點高程為360m，最高點高程為1590m。設計年輸油能力500萬噸，設計最大輸量820m3/h，輸送油品主要包括：93#汽油、90#汽油、5#柴油、0#柴油等。采用順序輸送，管線首站出站設計壓力16MPa，末站進站設計壓力10MPa。
圖2 延煉－西安成品油管道音波泄漏監(jiān)測系統(tǒng)框圖
在西安輸油末站站控室安裝1臺服務器，運行DOLPHIN智能音波測漏系統(tǒng)服務程序。同樣在站控室安裝1臺監(jiān)控終端，運行遠程OPC程序和人機界面程序。監(jiān)控終端和服務器之間通過局域網(wǎng)通訊。
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