品牌/型號(hào)：TL/PIPEGUARDTM3.0

型號(hào)：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(shí)時(shí)監(jiān)控與防盜系統(tǒng)(PIPEGUARDTM3.0)

1、

工作原理

該系統(tǒng)的關(guān)鍵和主要部分是輸油管線的防盜及泄漏定位，管線防盜監(jiān)控系統(tǒng)原理為負(fù)壓波法、流量平衡法并綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能辨識(shí)方法，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，使用安全。通過這三種方法可以準(zhǔn)確判斷出是否有盜油現(xiàn)象并準(zhǔn)確定位出盜油點(diǎn)，基本無誤報(bào)現(xiàn)象。

管線在正常運(yùn)行時(shí)，兩端的溫度、壓力、流量等參數(shù)是相對(duì)穩(wěn)定的。而當(dāng)管線中間某點(diǎn)發(fā)生泄漏時(shí)，整條管線的運(yùn)行參數(shù)平衡會(huì)被破壞，泄漏點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生壓降和流量損失，在管線的兩端也會(huì)產(chǎn)生壓降和流量波動(dòng)。系統(tǒng)原理圖如下：

1、輸差檢漏法

輸差檢漏法主要是根據(jù)油氣儲(chǔ)運(yùn)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(shí)際上，進(jìn)出口瞬時(shí)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(duì)流體體積的影響，管線兩端的溫差會(huì)導(dǎo)致兩端流量出現(xiàn)較大的差別；流量計(jì)本身存在一定的系統(tǒng)計(jì)量誤差等。但在正常情況下，這幾方面因素所導(dǎo)致的輸差是比較穩(wěn)定的。如果出現(xiàn)輸差的穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，比如出現(xiàn)輸差較大的上升，就可以大致斷定管線有異常情況發(fā)生。我們采用實(shí)時(shí)監(jiān)視輸差的方法來判斷管線是否有泄漏現(xiàn)象發(fā)生。

2、負(fù)壓波法

根據(jù)流體力學(xué)理論，當(dāng)管線發(fā)生泄漏時(shí)，由于管道內(nèi)外的壓差，泄漏點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的壓力變化即負(fù)壓波，負(fù)壓波通過一定的波速沿管道向兩端傳播，本系統(tǒng)就是根據(jù)兩個(gè)端點(diǎn)采集到的壓力變化的時(shí)間差Dt，來確定泄漏點(diǎn)的位置。

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能辨識(shí)

系統(tǒng)融入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能辨識(shí)方法，本方法的融入提高了系統(tǒng)的報(bào)警準(zhǔn)確率、定位精度。詳細(xì)原理（略）；

2、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)置如下。

1、

采用局域網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，可以使用局域網(wǎng)進(jìn)行通訊。對(duì)于偏遠(yuǎn)的山區(qū)或無法建設(shè)局域網(wǎng)的地帶，可以采用GPRS/CDMA移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，其中CDMA帶寬較GPRS寬。整個(gè)系統(tǒng)只是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同，其余設(shè)備都是一樣的，不影響系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和以后的擴(kuò)展。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施時(shí)，總體可以分為老系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)實(shí)施兩部分來完成。

2、 硬件部分

智能信號(hào)處理器：

選用新大通公司的SP2.0信號(hào)處理器。完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的高速采集、濾波和降噪等預(yù)處理并進(jìn)行一定時(shí)間的存儲(chǔ)，內(nèi)嵌GPS系統(tǒng)同步各采集站時(shí)鐘，確保分析處理數(shù)據(jù)的同時(shí)性。SP2.0處理器采用高性能的工業(yè)級(jí)主板，具有大數(shù)據(jù)量、長(zhǎng)時(shí)間處理能力，同時(shí)加入了硬件狗，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議傳輸，可以直接將數(shù)據(jù)發(fā)布到局域網(wǎng)上。同時(shí)系統(tǒng)針對(duì)雙溫度的情況進(jìn)行處理。性能指標(biāo)特點(diǎn)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(nèi)部為開關(guān)穩(wěn)壓電源。

2 通訊接口：2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，

2 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口。

2 12路模擬量輸入（4～20Ma/1～5V），16位A/D轉(zhuǎn)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(xié)議，可接PLC和其它RTU模塊。

2 帶鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器接口，可下載用戶功能程序。

2 系統(tǒng)集成行強(qiáng)，故障點(diǎn)少，一個(gè)設(shè)備就可以代替原來的多塊采集卡、接線板、信號(hào)處理板、隔離板、GPS授時(shí)器、毫秒同步板等設(shè)備。

2 可靠性強(qiáng)，穩(wěn)定。設(shè)備基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，應(yīng)用優(yōu)化的、小型的、堆棧式的工業(yè)控制總線，功耗低，速度快。

2 可以完成數(shù)據(jù)的采集、濾波，同時(shí)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定時(shí)間的存儲(chǔ)。

2 內(nèi)嵌GPS時(shí)間同步系統(tǒng)，可以下載用戶的特定功能程序。

2 可以獨(dú)立運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

高級(jí)功能特點(diǎn)：

2 網(wǎng)絡(luò)多址廣播、定址穿透功能

2 鑒于很過局域網(wǎng)中間分很多網(wǎng)段，而不同網(wǎng)段之間的交換機(jī)、路由器等設(shè)備具有阻截廣播數(shù)據(jù)報(bào)的功能，因此下位機(jī)系統(tǒng)增加了定址發(fā)送功能，可以設(shè)置1到4個(gè)定址進(jìn)行發(fā)送，能夠具有網(wǎng)絡(luò)穿透能力。

2 儀表參數(shù)免設(shè)置功能

2 為了結(jié)合上位機(jī)的以表參數(shù)修改功能，下位機(jī)軟件作了相應(yīng)的調(diào)整，使下位機(jī)和上位機(jī)連接現(xiàn)對(duì)應(yīng)起來。達(dá)到上位機(jī)順利修改的功能。

2 多功能濾波器

2 為了獲得更好的數(shù)據(jù)，我們?cè)谙挛粰C(jī)軟件中增加了多功能濾波器，獲得的數(shù)據(jù)具有更好的線型。

2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：即現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)處理，參數(shù)設(shè)置、報(bào)警顯示等。由于信號(hào)處理器可以直接將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算終端，所以可以不用現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

由于智能信號(hào)處理器功能強(qiáng)大，帶有CPU并且有多種通訊接口，所以可以單獨(dú)放在站點(diǎn)使用，也可以同工控機(jī)（安裝防盜監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件）配合使用。

結(jié)構(gòu)圖如下：

儀表設(shè)備：

系統(tǒng)對(duì)儀表精度、穩(wěn)定性、防暴等要求較高，尤其對(duì)于儀表的精度要求較高，儀表精度直接影響系統(tǒng)的報(bào)警準(zhǔn)確度和定位精度。系統(tǒng)所需要的儀表設(shè)備包括：流量計(jì)發(fā)信器、壓力表變送器和溫度變送器。具體要求如下：

2 流量計(jì)精度不低于0.2

2 壓力變動(dòng)器精度不低于0.1

2 溫度變送器精度不低于0.5

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：

系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)要求較高，要求網(wǎng)絡(luò)具有高度的穩(wěn)定性，較低的丟包率。如果現(xiàn)場(chǎng)不具備局域網(wǎng)條件，建議采用CDMA設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

上位機(jī)：

新系統(tǒng)的上位機(jī)軟件可以放置在局域網(wǎng)絡(luò)中的任意一臺(tái)機(jī)器上，可以安裝一臺(tái)或多臺(tái)，而做到以上功能的主要原因在于，下位機(jī)軟件系統(tǒng)增加了較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能。

上位機(jī)負(fù)責(zé)接收下位機(jī)數(shù)據(jù)，并對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，因此對(duì)上位機(jī)要穩(wěn)定性要求較高，最好采用兩臺(tái)上位機(jī)同時(shí)運(yùn)行，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)。要求如下：

2 CPU 2.0G以上

2 內(nèi)存 >=256M

2 顯卡>=32M

2 硬盤>=40G

2 網(wǎng)卡 100M

2 顯示器 19“

3、 軟件部分

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

PIPEGUARD TM 3.0軟件系統(tǒng)在32位多任務(wù)環(huán)境中運(yùn)行，系統(tǒng)軟件本身是真正的32位應(yīng)用程序。PIPEGUARD TM 3.0軟件系統(tǒng)的操作員站可以在微軟Windows NT或Windows 9x/2000平臺(tái)運(yùn)行。

PIPEGUARD TM 3.0與我們所提供的專用信號(hào)處理器SP3.0進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀出、操作和分析系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)。

PIPEGUARD TM 3.0系統(tǒng)提供一個(gè)完善的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包括模擬、脈沖輸入。該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠由用戶在不需要任何程序編制的情況下進(jìn)行組態(tài)，同時(shí)操作人員可以在不影響系統(tǒng)運(yùn)行的情況下對(duì)參數(shù)進(jìn)行在線修改。該組態(tài)過程不需要任何編程、編輯或鏈接，也不需關(guān)閉或重新啟動(dòng)系統(tǒng)。另外，組態(tài)不影響歷史數(shù)據(jù)的處理。為便于數(shù)據(jù)庫(kù)信息的查找，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠提供模擬數(shù)據(jù)、脈沖數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)處理功能。

軟件主要由以下模塊組成：

數(shù)據(jù)采集模塊：可以連接到網(wǎng)絡(luò)上的所有信號(hào)處理器SP3.0，實(shí)時(shí)接收其數(shù)據(jù)，并根據(jù)管線分組，完成原始數(shù)據(jù)的采集。流量標(biāo)體計(jì)算模塊：軟件中加入了對(duì)流量的溫度修正，根據(jù)國(guó)標(biāo)計(jì)算方法，將泄漏定位系統(tǒng)的流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)體，頻率為每秒實(shí)時(shí)進(jìn)行，保證和提高了輸差的計(jì)算精度，從而可以提高最小泄漏量的檢測(cè)精度。流量、輸差判斷模塊：軟件對(duì)流量引入小波分析，對(duì)泄漏、提排量、降排量以及油庫(kù)內(nèi)各來油管線的相互影響時(shí)的流量變化趨勢(shì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，加入了程序數(shù)據(jù)庫(kù)，通過現(xiàn)場(chǎng)流量數(shù)據(jù)的小波分析確定其實(shí)際的趨勢(shì)，以此進(jìn)行對(duì)比，判斷是否為泄漏。對(duì)輸差的判斷則是在標(biāo)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行換算后進(jìn)行平均值對(duì)比分析。壓力判斷模塊：當(dāng)輸差判斷出有泄漏時(shí)，軟件馬上進(jìn)行壓力的分析，軟件中對(duì)泄漏、提壓、降壓以及油庫(kù)內(nèi)各來油管線的相互影響時(shí)的壓力變化趨勢(shì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，加入了程序數(shù)據(jù)庫(kù)，通過對(duì)輸差有問題時(shí)前后時(shí)段的現(xiàn)場(chǎng)壓力數(shù)據(jù)的小波分析確定其實(shí)際的趨勢(shì)，以此進(jìn)行對(duì)比，判斷是否為泄漏。這樣通過對(duì)輸差、流量、壓力的綜合分析來確保系統(tǒng)報(bào)警的準(zhǔn)確性，如果不符合條件則忽略，如果符合泄漏條件，則對(duì)壓力的毫秒數(shù)據(jù)精確分析，找到泄漏點(diǎn)。智能辨識(shí)模塊：系統(tǒng)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能算法，對(duì)于由于工況引起的各種工況進(jìn)行判斷，確定管線處于的運(yùn)行狀態(tài)，大大降低了系統(tǒng)的誤報(bào)情況。儀表參數(shù)設(shè)置模塊：新系統(tǒng)對(duì)于老系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置較為繁瑣的問題進(jìn)行整改，參數(shù)設(shè)置直接可以在上位機(jī)進(jìn)行修改，操作極為方便。流量計(jì)修正系數(shù)和溫度偏差模塊：在泄漏定位系統(tǒng)中引入不同排量下的流量計(jì)系數(shù)，或采取分段選擇系數(shù)計(jì)算或采取內(nèi)差計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量計(jì)量的微調(diào)，保證系統(tǒng)流量的精確。系統(tǒng)針對(duì)溫度有偏移的情況進(jìn)行了處理，可以設(shè)置相應(yīng)的修正參數(shù)。管線誤報(bào)檢測(cè)模塊部分管線泄漏方位確定模塊流量選擇功能模塊，根據(jù)流量計(jì)發(fā)信器調(diào)整和現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)更換等問題，可以在上位機(jī)軟件直接修改脈沖當(dāng)量。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)接線發(fā)生變化時(shí)，只需相應(yīng)的修改上位機(jī)響應(yīng)的管線參數(shù)即可。軟件保護(hù)模塊，保護(hù)軟件、對(duì)數(shù)據(jù)加密處理，一套軟件配置一套加密狗，使軟件數(shù)據(jù)只在本條監(jiān)控軟件那有效。數(shù)據(jù)庫(kù)備份清理模塊。針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)過大的問題，新版的軟件增加了數(shù)據(jù)庫(kù)備份清理模塊，軟件運(yùn)行時(shí)會(huì)啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)清理進(jìn)程，在每個(gè)月的一號(hào)，將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行備份清理。其他輔助模塊。

3、 系統(tǒng)主要功能

服務(wù)器對(duì)所有管線數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)其它工藝數(shù)據(jù)集中實(shí)時(shí)顯示，可以通過曲線和數(shù)據(jù)兩種方式分別完成。對(duì)新老系統(tǒng)進(jìn)行可靠融合，可以集中在同一畫面中顯示以上數(shù)據(jù)。對(duì)于每條管線，服務(wù)器單獨(dú)顯示其數(shù)據(jù)、曲線，可以人為手動(dòng)切換需要顯示的管線畫面，也可以設(shè)置程序按照一定時(shí)間間隔交替顯示每條管線數(shù)據(jù)，當(dāng)某條管線有報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到該條曲線的畫面。客戶端可以對(duì)本地管線和站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并具有服務(wù)器端的所有功能。服務(wù)器可以迅速對(duì)管線泄漏與盜油事故進(jìn)行報(bào)警并精確定位，準(zhǔn)確計(jì)算泄漏或盜油的漏失量，形成報(bào)警記錄列表。同時(shí)報(bào)警信息可以在該管線的客戶端機(jī)器中顯示出來。對(duì)管線輸油量進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)體轉(zhuǎn)換計(jì)算，并按照一個(gè)小時(shí)進(jìn)行標(biāo)體流量盤庫(kù)，可以生成小時(shí)、班、日、月、年盤庫(kù)報(bào)表。對(duì)管線實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止管線超壓、低溫等危險(xiǎn)情況發(fā)生，達(dá)到防凝目的，提高了安全生產(chǎn)能力。大型數(shù)據(jù)庫(kù)可以使數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)，便于日后查詢分析。對(duì)站點(diǎn)內(nèi)其它流程，如加熱爐、外輸泵、罐區(qū)、電機(jī)等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)可以接入該系統(tǒng)，并以流程圖和數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行顯示，同時(shí)可以根據(jù)用戶的要求生成生產(chǎn)報(bào)表。如果用戶需要每站配置兩塊壓力變送器，依據(jù)此方法減少誤報(bào)，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(dá)不到很好的效果，建議不用此方法。系統(tǒng)運(yùn)行可靠，性能穩(wěn)定，界面友好，操作方便。系統(tǒng)聲光報(bào)警，電子地圖顯示報(bào)警的具體信息和報(bào)警點(diǎn)的具體位置。服務(wù)器系統(tǒng)留有對(duì)外通訊接口，可以將所有數(shù)據(jù)和其它系統(tǒng)共享，同時(shí)如果需要，我們可以配套提供服務(wù)器的WWW發(fā)布功能，即所有數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，用戶可以根據(jù)權(quán)限不同在局域網(wǎng)上瀏覽到相應(yīng)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)支持最大到六級(jí)操作員級(jí)別以允許從操作人員、系統(tǒng)維護(hù)人員到企業(yè)設(shè)備經(jīng)理對(duì)系統(tǒng)不同權(quán)限的操作。每個(gè)操作員都被授予一個(gè)口令和相應(yīng)的檔案，該檔案應(yīng)包括：操作員級(jí)別（1-6）操作員標(biāo)志獨(dú)一無二的口令。操作員執(zhí)行的任何操作都將根據(jù)其標(biāo)志記錄在事件數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)操作員的不同控制級(jí)別，該操作員可以對(duì)相應(yīng)的點(diǎn)實(shí)施控制操作。

4、 防盜系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

定位精度：±300米反應(yīng)速度：在泄漏發(fā)生以后的1.5倍管道長(zhǎng)度秒內(nèi)，系統(tǒng)可以報(bào)警并定位最小漏失量：系統(tǒng)可分辨的最小泄漏量為30L/分報(bào)警準(zhǔn)確率：90%以上漏失量計(jì)算誤差：±5%盤庫(kù)計(jì)量誤差：±0.5%

5、 部分應(yīng)用案例

序號(hào)	管線名	起始站一	起始站二	終止站	距離（KM）	備注
1	河?xùn)|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(hào)聯(lián)		孤島首站	25.9
5	中原二廠線	濮三聯(lián)		柳屯油庫(kù)	15.77
6	中原三廠線	明一聯(lián)		柳屯油庫(kù)	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(kù)計(jì)量站	原油庫(kù)		計(jì)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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