摘要：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的城鎮(zhèn)居民開始使用燃氣。隨著管網(wǎng)的不斷增多，由于燃氣泄露而引發(fā)的事故也大量增加。燃氣是一種易燃、易爆和有毒的物質(zhì)，容易造成中毒、火災(zāi)、爆炸等惡性事故。而處于地下的燃氣管道泄露卻不易察覺，難以迅速定位泄漏點，帶來了許多安全隱患。本文構(gòu)建了一個燃氣管道的泄漏檢測和漏點定位的計算機信息管理系統(tǒng)，希望在今后的燃氣管道工程中能得到廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃氣管道；泄漏定位；信息系統(tǒng)

中圖分類號：TU996.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712（2012）20-0024-01

隨著科技的進步，我們的能源有了較大的改觀，從以往的秸稈、煤炭、石油、到現(xiàn)在的燃氣，科技提供了設(shè)備，使絕大部分企業(yè)居民都開始使用燃氣能源。而隨著社會的進步，企業(yè)和居民對能源的需求越來越大，燃氣的管網(wǎng)也就四通八達不斷增多。不容忽視的是由于燃氣管網(wǎng)的泄露所引發(fā)的事故也在不斷增加，有的甚至造成了令人痛心疾首的事故。各種可燃氣體，都是易爆、有毒的。是造成中毒事故和火災(zāi)以及爆炸事故的元兇。由于燃氣管道多數(shù)都是地下的隱蔽工程，而燃氣又多數(shù)是無色無味，所以燃氣管道的泄漏是十分危險且不容易被察覺的。若想從根本上杜絕燃氣管道泄漏所造成的惡性事故的發(fā)生，必須構(gòu)建一個科學準確的燃氣管道泄漏檢測和泄漏點定位系統(tǒng)，來保障燃氣系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

對于燃氣管道泄露定位信息系統(tǒng)來講，一般的步驟包括漏點定位、泄漏報警、以及人工具體定位幾大步驟。一旦燃氣管道發(fā)生泄露事故時，首先需要系統(tǒng)可以在最短的時間內(nèi)實時監(jiān)測到泄露的發(fā)生，并迅速定位泄漏點的方位，以協(xié)助工程人員在現(xiàn)場精確地確定泄漏點。本文所開發(fā)的燃氣管道泄露定位信息系統(tǒng)要完成的一系列過程為：燃氣泄露負壓波的傳道、信號的濾波、信號的處理和數(shù)據(jù)的存儲，在此基礎(chǔ)上迅速定位寫露點。在整體結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)可以分為上位機與下位機兩個部分。上位機由工控計算機擔當，下位機則為對燃氣管道中的探測點進行對負壓波信號傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機利用有線或無線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機，下位機則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機。上位機對壓力數(shù)據(jù)進行初步處理之后將信號以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時借助負壓波理論，探測管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點的位置。

二、負壓波泄漏定位原理

負壓波指的是當燃氣管網(wǎng)的某一點發(fā)生泄漏時，由于泄漏點的流體迅速流失導(dǎo)致壓力差出現(xiàn)，引起管道中氣體的壓力波動，從而使壓力值在泄漏點處突然大幅度降低。由于出現(xiàn)壓力差，泄漏點兩邊的流體便會迅速向泄漏點處補充，由此產(chǎn)生的振動源將沿著管道中的流體以一定的速度向兩方向傳播。將這個以泄漏點為源頭，沿著管線兩個方向傳輸?shù)牟ń凶鲐搲翰ɑ蛘邷p壓波。負壓波的實際傳播速度與不同的輸送介質(zhì)有關(guān)。因為管道的波導(dǎo)效應(yīng)，由于泄露信息而產(chǎn)生的負壓波在一段時間之后傳播到管道的上下端點，壓力波信號被配置在管道的上下端點的傳感器采集，并經(jīng)由系統(tǒng)軟硬件進行提取和處理，結(jié)合負壓波傳播時間差以及負壓波傳播速度，來判定具體的泄漏位置。

三、系統(tǒng)具體設(shè)計

（一）燃氣泄漏定位系統(tǒng)

燃氣管道泄露的定位信息系統(tǒng)，主要包括漏點的定位系統(tǒng)、泄漏的報警系統(tǒng)和人工定位三大部分。當燃氣管道發(fā)生泄露事故時，第一要素是定位系統(tǒng)能夠在最短的時間里，能夠監(jiān)測到泄露的發(fā)生，并且能夠迅速準確的定位出泄漏點的準確位置。然后開啟報警系統(tǒng)，進行報警，這樣工程人員就可以在現(xiàn)場比較精確知道泄漏點具體位置。筆者設(shè)計的燃氣管道泄露定位信息系統(tǒng)是這樣的：首先是燃氣泄露負壓波的傳導(dǎo)----信號的濾波----信號的處理----數(shù)據(jù)的存儲。這樣就完成了泄漏的迅速定位泄漏程度的判斷。上位機由工控計算機擔當，下位機則為對燃氣管道中的探測點進行對負壓波信號傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機利用有線或無線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機，下位機則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機。上位機對壓力數(shù)據(jù)進行初步處理之后將信號以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時借助負壓波理論，探測管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點的位置。

（二）上位機軟件系統(tǒng)設(shè)計

下位機通信部分主要任務(wù)是下位機與上位機之間的通信，功能包括：通信參數(shù)的設(shè)置、接收下位機數(shù)據(jù)并向下位機發(fā)送命、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。雙通道定位主要任務(wù)是使用時域互相關(guān)分析，結(jié)合燃氣管道的具體情況設(shè)置適合的時延估計方法，單通道時域頻域分析判斷漏點位置，并保存泄漏點各類參數(shù)數(shù)據(jù)。單通道時域頻域分析部分主要任務(wù)是在時域與頻域兩個方面分析輸入信號，對于時域來講，主要是分析系統(tǒng)的波形。開綠到串口通訊模式的數(shù)據(jù)中沒有時間信息，在分析時需要提取采樣起始時間和時間間隔。檢測結(jié)果存儲部分主要任務(wù)是考慮到檢測泄漏時處理數(shù)據(jù)選擇的是實時模式，難以做到對信號進行復(fù)雜的處理。因此，在此模塊中先將信號進行存儲，以便以后進行進一步的分析和處理。

（三）下位機硬件系統(tǒng)設(shè)計

燃氣管道泄漏定位信息系統(tǒng)的下位機硬件安裝位置為燃氣管道上，目的是實時檢測管道運行狀態(tài)，同時將運行狀態(tài)的結(jié)果傳送到上位機模塊。下位機硬件系統(tǒng)設(shè)計分為以下幾個組成部分：泄漏傳感器與信號放大器：將燃氣管道的泄露信息檢測出來，并將由于泄露而導(dǎo)致的管道壓力變化值轉(zhuǎn)換為電信號，考慮到燃氣管道的泄露而導(dǎo)致的負壓波信號非常微弱，因此為便于進行檢測，首先需要將其進行前置放大。信號濾波模塊：對采集到的信號進行帶外噪聲的濾除，提取有用信號，杜絕頻率混疊現(xiàn)象的發(fā)生。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，考慮到來自傳感器的負壓波信號需要被上位機接受，再進行進一步的處理，但是因為上位機處理的對象為數(shù)字信號，所以首先需要用此模塊將采集到的負壓波信號進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，以便于上位機的處理。單片機電路，位機硬件系統(tǒng)的核心是單片機電路，其功能是對下位機系統(tǒng)進行整體的控制，并與上位機進行數(shù)據(jù)通訊。

四、結(jié)束語

由于燃氣管線的泄漏會造成非常嚴重的后果，所以對燃氣管道泄漏點的檢測引起了人們的高度重視。今年來對燃氣管道泄漏檢測的方法層出不窮，都有其先進性和科學性，但考慮到因地制宜和成本的關(guān)系，大都采用成本較低，檢測比較準確的檢測方法。只要我們抱著科學的態(tài)度，運用合理的手段，不斷開發(fā)和運用新科技，就一定能夠更準確的定位泄漏點，減少事故的發(fā)生。為和諧社會做出貢獻。

參考文獻：

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