品牌/型號：TL/PIPEGUARDTM3.0

型號：PIPEGUARDTM3.0

用途：輸油管線的防盜及泄漏定位

品牌：TL

加工定制：是

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輸油管線實時監控與防盜系統(PIPEGUARDTM3.0)

1、

工作原理

該系統的關鍵和主要部分是輸油管線的防盜及泄漏定位，管線防盜監控系統原理為負壓波法、流量平衡法并綜合神經網絡智能辨識方法，該方法結構簡單，安裝方便，使用安全。通過這三種方法可以準確判斷出是否有盜油現象并準確定位出盜油點，基本無誤報現象。

管線在正常運行時，兩端的溫度、壓力、流量等參數是相對穩定的。而當管線中間某點發生泄漏時，整條管線的運行參數平衡會被破壞，泄漏點會產生壓降和流量損失，在管線的兩端也會產生壓降和流量波動。系統原理圖如下：

1、輸差檢漏法

輸差檢漏法主要是根據油氣儲運理論中管線的輸入量之和等于管線的輸出量之和的原理。但實際上，進出口瞬時流量一般是不平衡的，影響這一不平衡的原因有多方面：如流體有微小可壓縮性；溫度對流體體積的影響，管線兩端的溫差會導致兩端流量出現較大的差別；流量計本身存在一定的系統計量誤差等。但在正常情況下，這幾方面因素所導致的輸差是比較穩定的。如果出現輸差的穩定狀態被破壞，比如出現輸差較大的上升，就可以大致斷定管線有異常情況發生。我們采用實時監視輸差的方法來判斷管線是否有泄漏現象發生。

2、負壓波法

根據流體力學理論，當管線發生泄漏時，由于管道內外的壓差，泄漏點會產生一個負的壓力變化即負壓波，負壓波通過一定的波速沿管道向兩端傳播，本系統就是根據兩個端點采集到的壓力變化的時間差Dt，來確定泄漏點的位置。

3、神經網絡智能辨識

系統融入了神經網絡智能辨識方法，本方法的融入提高了系統的報警準確率、定位精度。詳細原理（略）；

2、 系統結構

本系統包括硬件部分和軟件部分。系統整體網絡結構設置如下。

1、

采用局域網絡通訊結構圖

系統可以采用不同的網絡通訊方式，可以使用局域網進行通訊。對于偏遠的山區或無法建設局域網的地帶，可以采用GPRS/CDMA移動網絡系統進行通訊，其中CDMA帶寬較GPRS寬。整個系統只是網絡設備不同，其余設備都是一樣的，不影響系統的整體結構和以后的擴展。整個系統實施時，總體可以分為老系統改造和新系統實施兩部分來完成。

2、 硬件部分

智能信號處理器：

選用新大通公司的SP2.0信號處理器。完成現場信號的高速采集、濾波和降噪等預處理并進行一定時間的存儲，內嵌GPS系統同步各采集站時鐘，確保分析處理數據的同時性。SP2.0處理器采用高性能的工業級主板，具有大數據量、長時間處理能力，同時加入了硬件狗，系統運行穩定，同時數據傳輸協議采用TCP/IP協議傳輸，可以直接將數據發布到局域網上。同時系統針對雙溫度的情況進行處理。性能指標特點如下：

2 32位CPU，主頻100MHz, 帶硬件 Watch Dog 處理。

2 使用電壓為外接 AC220V，內部為開關穩壓電源。

2 通訊接口：2個標準RS232接口，

2 1個標準以太網接口。

2 12路模擬量輸入（4～20Ma/1～5V），16位A/D轉換精度。

2 6路脈沖量輸入。

2 工作溫度：-40~70°C。

2 采用ModBus總線協議，可接PLC和其它RTU模塊。

2 帶鍵盤、鼠標、顯示器接口，可下載用戶功能程序。

2 系統集成行強，故障點少，一個設備就可以代替原來的多塊采集卡、接線板、信號處理板、隔離板、GPS授時器、毫秒同步板等設備。

2 可靠性強，穩定。設備基于嵌入式系統開發，應用優化的、小型的、堆棧式的工業控制總線，功耗低，速度快。

2 可以完成數據的采集、濾波，同時可以對數據進行一定時間的存儲。

2 內嵌GPS時間同步系統，可以下載用戶的特定功能程序。

2 可以獨立運行于網絡結構中。

高級功能特點：

2 網絡多址廣播、定址穿透功能

2 鑒于很過局域網中間分很多網段，而不同網段之間的交換機、路由器等設備具有阻截廣播數據報的功能，因此下位機系統增加了定址發送功能，可以設置1到4個定址進行發送，能夠具有網絡穿透能力。

2 儀表參數免設置功能

2 為了結合上位機的以表參數修改功能，下位機軟件作了相應的調整，使下位機和上位機連接現對應起來。達到上位機順利修改的功能。

2 多功能濾波器

2 為了獲得更好的數據，我們在下位機軟件中增加了多功能濾波器，獲得的數據具有更好的線型。

2 數據處理系統：即現場工業控制計算機，完成數據處理，參數設置、報警顯示等。由于信號處理器可以直接將數據傳送到遠程計算終端，所以可以不用現場工業控制計算機。

由于智能信號處理器功能強大，帶有CPU并且有多種通訊接口，所以可以單獨放在站點使用，也可以同工控機（安裝防盜監控系統客戶端軟件）配合使用。

結構圖如下：

儀表設備：

系統對儀表精度、穩定性、防暴等要求較高，尤其對于儀表的精度要求較高，儀表精度直接影響系統的報警準確度和定位精度。系統所需要的儀表設備包括：流量計發信器、壓力表變送器和溫度變送器。具體要求如下：

2 流量計精度不低于0.2

2 壓力變動器精度不低于0.1

2 溫度變送器精度不低于0.5

網絡設備：

系統對于網絡要求較高，要求網絡具有高度的穩定性，較低的丟包率。如果現場不具備局域網條件，建議采用CDMA設備網絡。

上位機：

新系統的上位機軟件可以放置在局域網絡中的任意一臺機器上，可以安裝一臺或多臺，而做到以上功能的主要原因在于，下位機軟件系統增加了較強的網絡功能。

上位機負責接收下位機數據，并對接受到的數據進行分析處理，因此對上位機要穩定性要求較高，最好采用兩臺上位機同時運行，采用工業計算機。要求如下：

2 CPU 2.0G以上

2 內存 >=256M

2 顯卡>=32M

2 硬盤>=40G

2 網卡 100M

2 顯示器 19“

3、 軟件部分

軟件使用我公司開發的智能診斷軟件SDS（Smart Diagnosis System），通過輸差檢漏法和負壓波法的耦合，克服了兩種方法單獨使用時的弊端，從而形成一種新的管道檢測、定位系統；多尺度小波變換算法的加入，提高了系統的檢測速度與抗干擾能，并使系統可檢測的最小泄漏量進一步降低，同時采用先進的智能辨識算法，使系統具有在線自學習功能，提高了系統的容錯性和精度。

PIPEGUARD TM 3.0軟件系統在32位多任務環境中運行，系統軟件本身是真正的32位應用程序。PIPEGUARD TM 3.0軟件系統的操作員站可以在微軟Windows NT或Windows 9x/2000平臺運行。

PIPEGUARD TM 3.0與我們所提供的專用信號處理器SP3.0進行數據交換，讀出、操作和分析系統所有的數據。

PIPEGUARD TM 3.0系統提供一個完善的實時數據庫，該數據庫包括模擬、脈沖輸入。該數據庫能夠由用戶在不需要任何程序編制的情況下進行組態，同時操作人員可以在不影響系統運行的情況下對參數進行在線修改。該組態過程不需要任何編程、編輯或鏈接，也不需關閉或重新啟動系統。另外，組態不影響歷史數據的處理。為便于數據庫信息的查找，該數據庫能夠提供模擬數據、脈沖數據和事件數據的歷史數據處理功能。

軟件主要由以下模塊組成：

數據采集模塊：可以連接到網絡上的所有信號處理器SP3.0，實時接收其數據，并根據管線分組，完成原始數據的采集。流量標體計算模塊：軟件中加入了對流量的溫度修正，根據國標計算方法，將泄漏定位系統的流量轉化為標體，頻率為每秒實時進行，保證和提高了輸差的計算精度，從而可以提高最小泄漏量的檢測精度。流量、輸差判斷模塊：軟件對流量引入小波分析，對泄漏、提排量、降排量以及油庫內各來油管線的相互影響時的流量變化趨勢進行了統計，加入了程序數據庫，通過現場流量數據的小波分析確定其實際的趨勢，以此進行對比，判斷是否為泄漏。對輸差的判斷則是在標體的基礎上進行換算后進行平均值對比分析。壓力判斷模塊：當輸差判斷出有泄漏時，軟件馬上進行壓力的分析，軟件中對泄漏、提壓、降壓以及油庫內各來油管線的相互影響時的壓力變化趨勢進行了統計，加入了程序數據庫，通過對輸差有問題時前后時段的現場壓力數據的小波分析確定其實際的趨勢，以此進行對比，判斷是否為泄漏。這樣通過對輸差、流量、壓力的綜合分析來確保系統報警的準確性，如果不符合條件則忽略，如果符合泄漏條件，則對壓力的毫秒數據精確分析，找到泄漏點。智能辨識模塊：系統引入神經網絡智能算法，對于由于工況引起的各種工況進行判斷，確定管線處于的運行狀態，大大降低了系統的誤報情況。儀表參數設置模塊：新系統對于老系統的參數設置較為繁瑣的問題進行整改，參數設置直接可以在上位機進行修改，操作極為方便。流量計修正系數和溫度偏差模塊：在泄漏定位系統中引入不同排量下的流量計系數，或采取分段選擇系數計算或采取內差計算，實現對流量計量的微調，保證系統流量的精確。系統針對溫度有偏移的情況進行了處理，可以設置相應的修正參數。管線誤報檢測模塊部分管線泄漏方位確定模塊流量選擇功能模塊，根據流量計發信器調整和現場流量計更換等問題，可以在上位機軟件直接修改脈沖當量。當現場接線發生變化時，只需相應的修改上位機響應的管線參數即可。軟件保護模塊，保護軟件、對數據加密處理，一套軟件配置一套加密狗，使軟件數據只在本條監控軟件那有效。數據庫備份清理模塊。針對數據庫過大的問題，新版的軟件增加了數據庫備份清理模塊，軟件運行時會啟動數據庫清理進程，在每個月的一號，將對數據庫執行備份清理。其他輔助模塊。

3、 系統主要功能

服務器對所有管線數據及現場其它工藝數據集中實時顯示，可以通過曲線和數據兩種方式分別完成。對新老系統進行可靠融合，可以集中在同一畫面中顯示以上數據。對于每條管線，服務器單獨顯示其數據、曲線，可以人為手動切換需要顯示的管線畫面，也可以設置程序按照一定時間間隔交替顯示每條管線數據，當某條管線有報警時，系統自動切換到該條曲線的畫面?？蛻舳丝梢詫Ρ镜毓芫€和站點數據進行實時顯示，并具有服務器端的所有功能。服務器可以迅速對管線泄漏與盜油事故進行報警并精確定位，準確計算泄漏或盜油的漏失量，形成報警記錄列表。同時報警信息可以在該管線的客戶端機器中顯示出來。對管線輸油量進行實時標體轉換計算，并按照一個小時進行標體流量盤庫，可以生成小時、班、日、月、年盤庫報表。對管線實時監控，防止管線超壓、低溫等危險情況發生，達到防凝目的，提高了安全生產能力。大型數據庫可以使數據永久存儲，便于日后查詢分析。對站點內其它流程，如加熱爐、外輸泵、罐區、電機等設備運行參數可以接入該系統，并以流程圖和數據的方式進行顯示，同時可以根據用戶的要求生成生產報表。如果用戶需要每站配置兩塊壓力變送器，依據此方法減少誤報，我們可以在軟件中加入此判斷條件，但是由于壓力波傳播速度太快，壓力變送器距離太近的話，達不到很好的效果，建議不用此方法。系統運行可靠，性能穩定，界面友好，操作方便。系統聲光報警，電子地圖顯示報警的具體信息和報警點的具體位置。服務器系統留有對外通訊接口，可以將所有數據和其它系統共享，同時如果需要，我們可以配套提供服務器的WWW發布功能，即所有數據和信息進行網絡發布，用戶可以根據權限不同在局域網上瀏覽到相應數據。該系統支持最大到六級操作員級別以允許從操作人員、系統維護人員到企業設備經理對系統不同權限的操作。每個操作員都被授予一個口令和相應的檔案，該檔案應包括：操作員級別（1-6）操作員標志獨一無二的口令。操作員執行的任何操作都將根據其標志記錄在事件數據庫中。根據操作員的不同控制級別，該操作員可以對相應的點實施控制操作。

4、 防盜系統主要技術指標

定位精度：±300米反應速度：在泄漏發生以后的1.5倍管道長度秒內，系統可以報警并定位最小漏失量：系統可分辨的最小泄漏量為30L/分報警準確率：90%以上漏失量計算誤差：±5%盤庫計量誤差：±0.5%

5、 部分應用案例

序號	管線名	起始站一	起始站二	終止站	距離（KM）	備注
1	河東線	首站	陳莊	集賢	31
2	義首線	義和		首站	15.5
3	丁義線	丁王		義和	29.64
4	孤東線	一號聯		孤島首站	25.9
5	中原二廠線	濮三聯		柳屯油庫	15.77
6	中原三廠線	明一聯		柳屯油庫	15.6
7	大丁線	大北		丁王	9.375
8	渤首線	渤三站		首站	9.2
9	埕首線	埕東線		首站	21.3
10	永一辛三線	永一站		辛三站	9.5
11	油庫計量站	原油庫		計量站	7.9
12	飛埕線	飛雁灘站		埕東站	13
13	首閥線	首站		閥組站	20.9
14	閥集線	閥組站		集賢站	10.375
15	陳閥線	陳莊		閥組站	7.3
16	閥陳線	閥組站		陳莊	7.3

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