專利名稱：一種管道泄漏的診斷系統(tǒng)、裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道泄漏診斷技術(shù)，具體的講，涉及一種管道泄漏的診斷系 統(tǒng)、裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，管道輸送已經(jīng)成為我國五大交通運輸方式之一。我國境內(nèi)已建成
油氣管道1.5萬公里，預計到201G年，原油、成品油、天然氣管道總長度將增 加到8萬至10萬公里。管道泄漏將引起環(huán)境污染、燃燒爆炸等嚴重后果，并將 造成很大的直接、間接經(jīng)濟損失，我國每年由此帶來的經(jīng)濟損失近7億元人民 幣。目前的管道泄漏診斷方法有20余種31，應(yīng)用最多的是負壓波診斷法["]， 其原理是通過分析管道泄漏時產(chǎn)生的壓力負壓波信號實現(xiàn)對泄漏的診斷。如 清華大學、天津大學、西南石油學院等采用負壓波診斷法研制的泄漏檢測系 統(tǒng)在勝利油田、新疆油田、得到了具體的應(yīng)用。但目前負壓波診斷法存在的 較大問題是最小泄漏量只能在1%左右，無法診斷出泄漏量<1%的小泄漏。
造成無法診斷小泄漏根本原因是診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集頻率低、分辨率 低，無法識別出小泄漏負壓波信號。
雖然現(xiàn)有的采集裝置的采集頻率已可達到很高，如有的已能達到10MHz, 但用于管道泄漏診斷的采集裝置都采用的是"單任務(wù)串行診斷機制"(如圖1 )， 即按"信號采集-信號傳輸—信號采集—"的順序周期性地完成各項功能， 信號采集完成后必須等將信號傳輸給計算機才能進行下一次采集，這樣就不 可避免地使采集頻率較低(一般為5HZ-20Hz)，以保證兩次信號采集之間能有 足夠長的時間供信號傳輸使用，而5-20Hz的采集頻率只能識別出〉l。/。的泄漏負 壓波信號，無法識別出< 1 %的小泄漏負壓波信號。
小泄漏已占我國管道泄漏的30%以上，每年損失近2. 5億元，因此，如何進 行管道的小泄漏診斷具有十分重大的經(jīng)濟及社會意義，是一個亟待解決的技 術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對如上所述的問題，本發(fā)明的目的在于一種管道泄漏的診斷系統(tǒng)、裝 置及方法，采用多任務(wù)并行診斷機制代替現(xiàn)有的單任務(wù)串行診斷機制，提高 采集精度，從而實現(xiàn)小泄漏的診斷。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種管道泄漏的診斷系統(tǒng)，包括
壓力傳感裝置，安裝于待診斷的管道上，用于拾取管道內(nèi)的泄漏負壓波 信號；
多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置，該采集裝置中至少2個隨機存儲器(RAM)通過控 制電路的控制交替并行地進行所述負壓波信號的采集與采集數(shù)據(jù)的傳輸；
數(shù)據(jù)處理裝置，接收所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，進行數(shù) 據(jù)分析與泄漏識別。
所述數(shù)據(jù)處理裝置還用于進行數(shù)據(jù)的管理。
各個RAM含有獨立的數(shù)據(jù)地址線和數(shù)據(jù)傳輸線；
所述控制電路為一控制開關(guān)。
所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置為雙RAM數(shù)據(jù)采集器。
所述雙RAM數(shù)據(jù)采集器利用2個RAM交替進行數(shù)據(jù)的采集，采集頻率為1000 -200謹z。
一種管道泄漏診斷方法，包括如下步驟 利用壓力傳感器拾取管道內(nèi)的泄漏負壓波信號； 交替并行地進行所述負壓波信號的采集與采集的數(shù)據(jù)的傳輸； 將所述采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置，進行數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)分析的結(jié)果來識別管道是否泄漏。
交替進行數(shù)據(jù)采集的頻率為1000-20000Hz。
一種多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置，包括 至少2個RAM,用于進行數(shù)據(jù)的采集與傳輸；
控制裝置，用于進行所述RAM間信號的切換，以使所述RAM交替并行地采
集數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明采用"多任務(wù)并行診斷機制"，通過至 少二個RAM交替采集管道泄漏負壓波信號，可實現(xiàn)信號采集、信號傳輸功能并 行執(zhí)行，信號采集不必等待信號傳輸，從而實現(xiàn)不間斷高速采集，使采集頻 率可達ZOOOOHz,比現(xiàn)有的管道泄漏診斷裝置提高了近100倍的采集精度，能 夠有效識別管道泄漏量〈0. 5%的小泄漏負壓波信號，即解決了管道小泄漏信號 的識別問題，從而實現(xiàn)了對小泄漏的診斷。


圖l現(xiàn)有的管道泄漏診斷裝置采用的泄漏信號串行采集的原理圖； 圖2為本發(fā)明的雙RAM管道泄漏診斷裝置的構(gòu)成框圖； 圖3為本發(fā)明的基于雙RAM的泄漏信號并行采集原理圖； 圖4為本發(fā)明的雙R AM數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)框圖5為本發(fā)明利用雙RAM采集裝置采集到的管道泄漏負壓波信號示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例進行詳細說明。
本發(fā)明的核心思想在于利用并行的數(shù)據(jù)采集機制來代替串行的數(shù)據(jù)采集 機制，由此實現(xiàn)更高頻率的數(shù)據(jù)采集，從而實現(xiàn)管道的更小泄漏的識別。
如圖2所示，本發(fā)明的管道泄漏診斷系統(tǒng)，由壓力傳感器、多任務(wù)數(shù)據(jù)采 集裝置(如雙RAM數(shù)據(jù)采集器)和計算機組成，其中，壓力傳感裝置，用于拾
取管道內(nèi)的泄漏負壓波信號；多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置利用兩個并行的RAM通過控 制電路的控制交替地進行所述負壓波信號的-采集與采集數(shù)據(jù)的傳輸；所述計 算機用于接收所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析與泄
漏識別。
診斷管道泄漏時，將壓力傳感器安裝在管道上，拾取管道內(nèi)的泄漏負壓 波信號，利用雙RAM數(shù)據(jù)采集器采集壓力信號，并傳輸?shù)接嬎銠C中進行泄漏信 號的分析與識別。由計算機對采集數(shù)據(jù)進行的一系列數(shù)據(jù)分析、泄漏識別、 管理、以及通訊等都可以采用現(xiàn)有的公知手段進行。
眾所周知，在現(xiàn)有的管道泄漏診斷系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)采集機理都是基于 串行機制的(如圖l所示)，即是按"①采集數(shù)據(jù)—②分析數(shù)據(jù)—③識別泄
漏- 管理數(shù)據(jù)— 通訊—①采集數(shù)據(jù)"這樣的順序周期性依次完成各項 功能的。這樣，每采集l個點的數(shù)據(jù)，都必須等待②③④⑤4個環(huán)節(jié)完成后 才能進行。
目前，計算機操作系統(tǒng)指令周期最快的為l毫秒，這樣，按最快采集速率 計算，每個環(huán)節(jié)至少需要l毫秒，因此每二個數(shù)據(jù)點最短時間間隔為5毫秒， 即最高采集頻率為200Hz。但在實際的串行診斷系統(tǒng)中，每個環(huán)節(jié)至少要用到 IO條指令，需10毫秒，最高采集頻率為20Hz?；谏鲜鲈?，目前串行診斷 系統(tǒng)的采集頻率一般為4-20Hz，最高為200Hz。
而本發(fā)明中的雙RAM診斷系統(tǒng)，將"①采集數(shù)據(jù)"環(huán)節(jié)與"②分析數(shù)據(jù)、 ③識別泄漏、④管理數(shù)據(jù)、⑤通訊，，4個環(huán)節(jié)獨立出來，采用了并行機制，即 雙RAM獨立交互采集數(shù)據(jù)，不受②③④⑤4個環(huán)節(jié)的影響，或者說不用等待這 4個環(huán)節(jié)是否執(zhí)行完畢，完全獨立地交替采集數(shù)據(jù)，這樣，其采集頻率只受雙 RAM采集頻率的影響，而不受②(D④⑤4個環(huán)節(jié)的影響，如圖3所示。
本實施例中的雙RAM數(shù)據(jù)采集裝置的最高采集頻率設(shè)計為20000Hz，因此 系統(tǒng)可以使用20000Hz采集管道泄漏信號，較現(xiàn)有的串行診斷系統(tǒng)的200Hz 采集頻率有了 100倍的提高，因此在管道泄漏診斷精度上有了極大的提高。
當然，本實施例所采用的最高采集頻率為20000Hz的雙RAM數(shù)據(jù)采集裝置僅 用作實例來說明本發(fā)明，當然也可以采用采集頻率能夠達到更高的數(shù)據(jù)采集裝置。
本發(fā)明的利用雙RAM進行泄漏信號采集的雙RAM數(shù)據(jù)采集裝置的原理如 圖4所示。每個RAM含有獨立的數(shù)據(jù)地址線、數(shù)據(jù)傳輸線，控制線用于控制2 個RAM進行交替采集，每個RAM通過控制器(如控制開關(guān))交替地完成泄漏 信號采集、傳輸工作，其原理是數(shù)據(jù)采集開始時，由RAMl采集負壓波泄漏 信號，采集完成后(如在采集了一定時間間隔或一定數(shù)量的數(shù)據(jù)點，或者RA Ml寫滿后，但并不限于此)，由控制電路產(chǎn)生切換信號，于是切換到RAM2繼 續(xù)采集，在RAM2采集的同時，RAMI將采集好的數(shù)據(jù)傳遞給計算機，如此可周 期性地完成信號采集、傳輸。這樣，泄漏信號的采集、傳輸可以并行完成， 信號采集不必等待信號傳輸，從而實現(xiàn)不間斷高速采集。
在數(shù)據(jù)采集過程中，控制電路進行RAMI和RAM2之間切換的時間間隔(既 每一 RAM進行數(shù)據(jù)采集的時間間隔)可以進行設(shè)置；另外，由雙RAM數(shù)據(jù)采 集器的數(shù)據(jù)采集頻率也可以進行調(diào)節(jié)。
圖5是通過雙RAM裝置采集到的管道小泄漏負壓波信號，泄漏量為0. 5°/ ， 可以非常清晰地識別出小泄漏負壓波信號(圖中X軸表示時間)。計算機通 過對這一小泄漏信號的識別，就可對泄漏進行報警。從圖中可以看出，泄漏 信號發(fā)生在0. 028至0. 029秒之間，時間長度為0. 001秒，至少用lOOOHz的 采集頻率才能對該小泄漏進行識別。因此目前診斷裝置采用5-20Hz是無法診 斷出該小泄漏的，而雙RAM裝置采集頻率可達20000Hz,能有非常準確地診斷 出該小泄漏。對于本實施例中的雙RAM數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集頻率只要設(shè)定 在lOOOHz至設(shè)備可達到的最高頻率之間，就都可以實現(xiàn)泄漏量為0. 5%的小泄 漏負壓波信號，從而實現(xiàn)管道小泄漏的診斷。
另夕卜，通過實地診斷，本發(fā)明的泄漏診斷系統(tǒng)還實現(xiàn)了泄漏量為0. 4%的 小泄漏負壓波信號的識別，泄漏量小于O. 5%。對應(yīng)于更小泄漏量的負壓波信
號，采集的結(jié)果可能會變得相對不穩(wěn)定。
綜上所述，本發(fā)明的雙RAM的管道泄漏診斷裝置采用"多任務(wù)并行診斷 機制"，通過二個RAM交替采集管道泄漏負壓波信號，可實現(xiàn)信號采集、信 號傳輸功能并行執(zhí)行，信號采集不必等待信號傳輸，從而實現(xiàn)不間斷高速采 集，使采集頻率可達20000Hz，比現(xiàn)有的管道泄漏診斷裝置提高了近100倍的 采集精度，能夠有效識別管道泄漏量〈0. 5°/。的小泄漏負壓波信號，從而實現(xiàn)了 對小泄漏的診斷。如上實施例是以雙RAM的數(shù)據(jù)采集器為例進行了說明，但 本發(fā)明并不限于此，從具體實現(xiàn)上，同樣可以采用兩個以上的RAM并行的交 替的進行數(shù)據(jù)的采集來達到本發(fā)明的效果。
以上具體實施方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種管道泄漏診斷系統(tǒng)，其特征在于包括壓力傳感裝置，安裝于待診斷的管道上，用于拾取管道內(nèi)的泄漏負壓波信號；多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置，該采集裝置中至少兩個RAM通過控制電路的控制交 替并行地進行所述負壓波信號的采集與采集數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)據(jù)處理裝置，接收所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，進行數(shù) 據(jù)分析與泄漏識別。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)處理裝置還用于進行數(shù)據(jù)的管理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于 各個RAM含有獨立的數(shù)據(jù)地址線和數(shù)據(jù)傳輸線； 所述控制電路為 一控制開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置為雙RAM數(shù)據(jù)采集器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述雙RAM數(shù)據(jù)采集器利用2個RAM交替進行數(shù)據(jù)的采集，采集頻率為1000 -20000Hz。
6. —種管道泄漏診斷方法，其特征在于包括如下步驟 利用壓力傳感器拾取管道內(nèi)的泄漏負壓波信號；交替并行地進行所述負壓波信號的采集與采集的數(shù)據(jù)的傳輸； 將所述采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置，進行數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)分析的 結(jié)果來識別管道是否泄漏。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 交替進行數(shù)據(jù)采集的頻率為1000-20000Hz。
8. —種多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于包括 至少2個RAM,用于進行數(shù)據(jù)的采集與傳輸；控制裝置，用于進行所述RAM間信號的切換，以使所述RAM交替并行地采集數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于 每一RAM含有獨立的數(shù)據(jù)地址線和數(shù)據(jù)傳輸線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于 所述RAM的ft據(jù)采集頻率能夠達到20000Hz。
全文摘要
本發(fā)明提供一種管道泄漏的診斷系統(tǒng)、裝置及方法，所述系統(tǒng)包括壓力傳感裝置，安裝于待診斷的管道上，用于拾取管道內(nèi)的泄漏負壓波信號；多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置，該采集裝置中至少2個RAM通過控制電路的控制交替并行地進行所述負壓波信號的采集與采集數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)據(jù)處理裝置，接收所述多任務(wù)數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析與泄漏識別。本發(fā)明解決了管道小泄漏信號的識別問題。
文檔編號F17D5/02GK101122367SQ20061008915
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者張來斌, 偉 梁, 段禮祥, 王朝暉 申請人:中國石油大學(北京)