負壓波法管道泄漏監測系統介紹:

以負壓波為原理，以LabVIEW與MATLAB為系統開發平臺，結合傳感器技術、數字信號處理技術和通信技術，設計開放的輸油管道泄漏實時檢測及定位系統。負壓波法，主要依靠管線泄漏引起物質損失，兩端流體不斷向泄漏點處補充，形成了由泄漏點向兩端發送的負壓波，采用小波變換法濾波，然后進行奇異性分析，發現管道泄漏時，確實有負壓波傳輸至上、下游壓力變送器。

一、硬件系統設計

以數據采集卡為處理核心，研制小型數據采集系統，用來實時采集被監測輸油管線兩端壓力傳感器壓力值。

①電源濾波器：考慮到站點電網不穩定，安裝有多臺大功率變頻器等設備，電源濾波器用來濾除電網50Hz干擾。②24V穩壓電源：將220V交流電壓轉換為24V直流電壓，用來給數據采集卡、IV隔離器、光纖收發器供電。③數據采集卡：用來實時采集現場壓力變送器壓力值，并將數據傳回至管道泄漏檢測平臺。④隔離配電器：考慮到部分站點地網鋪設不完善，無法將設備共地連接，隔離配電器主要用來消除共地環流，保障采樣精度。⑤納米晶磁環濾波器：主要用來消除50-100MHz高頻干擾，保障采樣精度。⑥光纖收發器：因“源場作用"，為了更準確的檢測負壓波信號，需將壓力變送器安裝至距離站點100-200m管線上，需通過光纜傳輸信號，故加裝光纖收發器設備。

二、軟件系統設計

通過LABVIEW平臺，G語言開發設計，實現上、下游壓力信號同步采集；利用MATLAB平臺，自主M語言編程，實現基于圖像處理的算法，精確判斷壓力變化拐點，測定泄漏位置。

①數據采集卡初始化子程序：上位機監控平臺向數據采集卡發送采集命令時，首先需要對數據采集卡采樣頻率、通道、量程變換等參數進行設置。

②數據采集卡采集子程序：上位機觸發數據采集卡采樣后，數據采集卡依據內部硬件時鐘進行實時采樣，利用LABVIEW并行處理技術，實現上下游數據采集卡同步采集。

③壓力數據濾波子程序：采用MATLAB自帶的DB6小波，實現小波變換濾波，濾除噪聲信號，保障壓力數據準確可靠，為后期泄漏監測算法提供可用數據。

④泄漏監測定位算法子程序：為快速檢測和準確定位壓力曲線上的負壓波，提出一種基于圖像處理的算法。該方法將壓力數值轉化為圖像灰度值，將壓力曲線上的負壓波起始點定位等價為圖像的邊緣檢測。

⑤報警子程序：當發生泄漏事故時，LABVIEW通過驅動電腦聲卡，發出報警聲音，提醒值班員工，以便在第一時間將問題解決。

⑥截屏子程序：當壓力曲線出現抖動時，LABVIEW觸發截屏子程序，截屏保存，方便員工查看歷史曲線。

優點：成本較低

缺點：傳感器安裝于管道內部，安全性差；需鉆孔安裝，施工難度大；系統要求苛刻，管道首末端壓力一般要大于0.5MPa；可以實時報警，定位精度差；導致這種現象的主要原因，就是管線末端，存在較大的高程差，流體重力效應，導致管線未充滿管道。

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