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基于超聲導(dǎo)波微傳感技術(shù)的油氣管道在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

超聲導(dǎo)波技術(shù)較傳統(tǒng)的管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)來說，可提供連續(xù)監(jiān)測(cè)，且精度高、定位準(zhǔn)，可監(jiān)測(cè)管壁內(nèi)部的腐蝕及裂縫等，漏警和虛警概率低，土方作業(yè)量小。目前超聲導(dǎo)波管道產(chǎn)品的供應(yīng)商，國(guó)外的有TW1公司旗下的Planet Integrity公司、Guided Ultrasonics公司、富士重工、韓國(guó)MKC公司等。這些產(chǎn)品基本都由探頭套環(huán)和主機(jī)兩部分組成，產(chǎn)品體積較大，功耗較高，而且價(jià)格為幾十萬美元。因此產(chǎn)品的定位為在線無損探傷檢測(cè)設(shè)備，不適于永久固定在管道上。雖然Guided Ultrasonics公司的GPIMS定位為永久固定的監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，但其價(jià)格等因素導(dǎo)致其應(yīng)用受限。因此，該技術(shù)還需要在增加監(jiān)測(cè)有效距離、提高靈敏度、增強(qiáng)可編程度、微化設(shè)備、降低功耗和成本等方面加以提升，使其適于永久固定以便實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。

根據(jù)以上情況，美國(guó)斯坦福大學(xué)Alex Guo博士提出了超聲導(dǎo)波微傳感技術(shù)，即利用芯片技術(shù)將超聲導(dǎo)波設(shè)備高度集成，并將傳感器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，從而滿足永久固定和連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需求。

應(yīng)用超聲導(dǎo)波微傳感技術(shù)時(shí)，在被監(jiān)測(cè)的管道關(guān)鍵段安裝環(huán)狀傳感貼片，每個(gè)貼片上由一個(gè)專用芯片完成超聲波的發(fā)送、接收、數(shù)據(jù)處理和控制等功能。芯片將數(shù)據(jù)傳至一個(gè)無線接入點(diǎn)，并由無線接入點(diǎn)上傳至云端集中處理。無線接入點(diǎn)還會(huì)為系統(tǒng)提供電源、時(shí)鐘和控制信號(hào)。對(duì)于地下管道，將無線接入點(diǎn)置于地表，以實(shí)現(xiàn)無線傳輸，并易于維護(hù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道關(guān)鍵段的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大限度地減少了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)外的有線連接，使得整個(gè)系統(tǒng)便于安裝，也更加可靠。

超聲導(dǎo)波微傳感技術(shù)利用芯片技術(shù)帶動(dòng)超聲導(dǎo)波管道監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)升級(jí)，使其在提升性能的同時(shí)，做到體積小、低功耗、低成本，以適于永久固定和連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需求，并滿足能源行業(yè)安全與環(huán)保的要求。該項(xiàng)新技術(shù)有可能成為未來油氣管道監(jiān)測(cè)最有效的解決方案。

高山卜 編輯自《天然氣工業(yè)》2015年10期“基于超聲導(dǎo)波微傳感技術(shù)的油氣管道在線監(jiān)測(cè)技術(shù)”（原作者Alex Guo、韓釗）