次声波管道泄漏监测技术说明书
基于次声波检测技术的管道泄漏预测研究
基于次声波检测技术的管道泄漏预测研究随着社会的发展，能源消耗量逐年攀升，而能源的输送与储存都需要涉及大量的管道。
然而，管道泄漏时有发生，给环境和社会带来了严重的损失。
因此，如何预测管道泄漏及时采取措施防止事故的发生成为了很重要的工作。
近年来，基于次声波检测技术逐渐成为了管道泄漏预测研究的热点，本文将从次声波检测技术的原理、应用优势和现状三个方面进行探讨。
一、次声波检测技术的原理【次声波的定义】首先，让我们来了解一下什么是“次声波”。
次声波是指频率范围在20Hz以下的声波，也叫超低频声波。
在空气中无法直接感受到，但在液体介质中传播距离较远。
相比于常见的声波，次声波具有更强的穿透力和传播距离。
【次声波检测原理】次声波检测技术即是利用超低频声波在管道内的传播来检测管道内可能存在的漏洞。
在次声波检测时，需要将次声发生器放置在管道入口处，产生高频信号并将信号通过液体传输到管道内，经管道内介质的反射、散射、吸收等作用后回到管道入口处。
次声传感器将回传的信号转换成电信号，并通过信号分析算法计算出管道内的漏洞大小和位置。
二、基于次声波检测技术的管道泄漏预测的应用优势【检测准确性高】次声波检测技术可以在不拆除管道、不影响管道运行的情况下进行检测，其检测准确性与管壁材料、管径、管道长度、液体介质等因素无关，且能够检测到漏洞的大小和位置。
【成本低廉】相比于其他传统的检测方法，比如辐射检测、超声波检测等，次声波检测技术的设备和操作成本都较低，因此更加经济实用。
【适用范围广】次声波检测技术可适用于各类建筑管道、石油、化工、水利等行业的液体储存与输送管道的检测。
近期，次声波检测技术在钢铁、铝质等工业产业的无损检测中也得到广泛应用。
三、目前基于次声波检测技术的管道泄漏预测研究现状目前，次声波检测技术的应用已经取得了一些成果。
一些研究者在发现次声波检测技术可以检测到管道内的漏洞后，对其进行了更深入的研究。
例如，有研究人员针对不同材质管道的漏洞检测进行了比较研究，发现次声波检测技术对短时漏洞检测精度较高；还有研究者从从参数优化和多点同时检测的角度探讨了次声波检测技术的检测效果提升。
基于次声波的海底输油管道泄漏监测系统实施
基于次声波的海底输油管道泄漏监测系统实施摘要：通过次声波传感器，数据采集处理器以及GPS/北斗卫星同步接收装置安装，服务器以及监控主机部署。
在服务器上安装服务器主站软件，监控主机上安装监测软件。
针对不同孔径模拟泄放测试获取数据，对系统算法进行优化。
最终采用12mm和6mm泄放孔径进行测试表明，次声波泄漏监测系统能够有效进行报警，响应时间小于120s，定位精度可达±50m。
关键词：次声波泄漏监测输油管道实施海底管道是海洋油氣资源输送的生命线，承担着原油、天然气以及水的输送重任。
海底管道在服役过程中，由于腐蚀、工程质量、第三方破坏和自然与地质灾害等多方面原因，时常发生事故。
海底管道一旦泄漏，轻则造成停产，引起经济损失;重则产生环境污染，破坏海洋生态[1-2]。
海底输油管道采用管中管形式，光纤类泄漏监测方法无法实施。
次声波泄漏监测技术由于仅在管道两端安装传感器和分析处理装置，同时次声波波长长，传播距离远，因此可以用于在役海底输油管道的泄漏监测。
1 硬件设施安装某海底输油管道，长度约69 km，平台端输送压力3MPa，登陆终端压力0.5MPa。
通过现场调研，进行系统安装设计。
次声波泄漏监测系统由一个负责数据处理的主站和一个负责数据采集的分站组成。
主站一般布置在用户的中心控制室，它由一台高品质的数据服务器、专业的控制软件和信号处理软件、报警系统和通信系统组成，分站是系统的现场单元，它由高精度次声波传感器、音波放大器、信号采集分析系统和通信系统组成[3]。
实施过程中进行如下安装工作。
对于平台端：（1）安装次声波测漏传感器，并将电缆连接到数据采集分析器。
（2）中控室安装分站数据采集处理器，包括：数据采集系统、数据处理系统、通信系统等部分。
（3）在中甲板安装GPS/北斗卫星同步接收设备，并将GPS信号电缆铺设至分站数据采集处理器。
对于登陆终端：（1）安装两支次声波传感器，分别使用电缆连接到中控室内数据采集处理器;（2）中控室安装分站数据采集处理器，包括：数据采集系统、数据处理系统、通信系统等部分。
基于次声波的天然气管道泄漏检测
：
墨 Ｌ — ｚ
内外 在泄 漏检 测方 面研究 的重 点和 热点是 声 波泄漏
检测技术和分布式光纤泄漏检测技术 ，并且已经应
用 于管线 的泄 漏检 测 ，取得 了 良好 的效 果 。虽然声
￡ ●一 —
—
Ａ＝ｆ １ 一ｔ ２
器 的 时间差 值－ － 。
１ 管道 的次 声波检 测
１ ． １ 次声 波的特 点
（ １ ）传 播 远 。次 声 波 的波 频 率 很 低 且 波 长 很 长 ，不 易被水 和空 气 吸收 。 当次声 波 传播 的距 离非 常 远时 ，大气 对其 吸收率 极低 。
（ ２ ）穿 透 力 强 。次 声 波 还 具 有 很 强 的 穿 透 能
随传播 距 离的 变化 函数 ，可以确 定泄 漏点 的位 置 。
关键 词 ：次声波 ；天然 气管 道 ；检 测 ；管道 实验
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ４ ． ０ ４ ２
随着 天然气 管 网 中管 道 的腐蚀 和老 化情 况 的加 度 ，则得 到 以下关 系式
波 检 测 法 已实 现 在 线 的连 续 检 测 ，但 在 检 测 的 长
度 、灵敏 度方 面还 有不 足 ，次声波 检测 法 的研 究在
国 内尚处 在理 论 阶段… 。
则泄 漏点 的位 置表达 式为
Ｌ＋ｖ ａｔ
一 — — 一
式 中 是 同一 泄漏 次声 波 到达 首 、末 站 传 感
优 势。次声波泄漏检测 系统 由次声波传感器、次声９ ｎ ， ４ 量网络传输仪 、监控 主机和 Ｇ Ｐ Ｓ 接 收器组 成 。 为 了验 证 次声 波检 测 的 可 行 性 ，在 实验 室 的环 输 管 道 上进 行 了次 声 波 管道 泄 漏 检 测 的 实 验 。实验结果表明，随着传播距 离的增大 ，次声波会逐 步的衰减 ，但 衰减幅度很 小；随着孔径 的增 大 ，管道 泄 漏所 产 生的 次 声波 的峰 值会 减 小 ；通 过进 一 步 的 实验 ，拟合 出管道 泄 漏 次 声波
iSafe-LD100次声波管道测漏系统方案建议书
iSafe-LD100 次声波管道测漏系统方案建议书南京声宏毅霆网络科技有限公司地址:江苏省南京市高新技术开发区惠达路6号北斗大厦16楼邮政编码:210032目录1. 概述 (4)1.1 iSafe-LD100次声波管道泄漏监测系统简介 (4)1.2 iSafe-LD100次声波管道泄漏监测系统的原理 (4)1.3 项目简介 (5)2. iSafe-LD100泄漏监测系统设计 (6)2.1设计依据 (6)2.2设计原则 (6)3. 项目方案 (7)3.1系统效能 (7)3.2系统配置图 (8)3.3站场设备配置清单 (9)3.4系统功能说明 (10)3.4.1 ACU现场处理器 (10)3.4.2次声波传感器： (10)3.4.3GPS： (10)3.4.4泄漏监测服务器 (11)3.5系统硬件产品规格说明 (12)3.5.1 ACU产品规格如下： (12)3.5.2 监测服务器主机的产品规格如下： (12)3.6系统电气要求 (13)3.7系统通信要求 (13)3.8系统安装要求 (13)3.8.1ACU的安装 (13)3.8.2传感器安装 (13)3.8.3 GPS安装 (13)3.8.4泄漏监测服务器安装 (14)4.项目周期 (15)5.系统调试与验收 (16)5.1调试概述 (16)5.2出厂测试 (16)5.3管道泄漏实验 (16)5.4管道泄漏实验安排 (16)6.质量保证、售后服务 (17)7.培训 (17)1.概述1.1iSafe-LD100次声波管道泄漏监测系统简介iSafe-LD100管道泄漏监测系统，采用目前国际领先的次声波管道泄漏实时监测技术，能准确迅速地发现油气管道泄漏，并确定泄漏点位置。
iSafe-LD100系统具有灵敏度高、误报率低、定位精准等优点。
可应用于液相流、气相流、多相流、海底管道等不同工况环境中。
1.2 iSafe-LD100次声波管道泄漏监测系统的原理一般管道泄漏监测方法都是监控管道运行的各种物理量变化来判断管道是否发生泄漏，因此产生了流量法、实时模型法、负压波法等管道泄漏监测技术。
次声波油气管道泄漏检测技术研究
1231 引言目前，对输送油气的线路和管道有很多种泄露的检测方法，根据泄露检测的媒介性质，大体上有直接和间接两种检测方法。
直接检测法主要依靠员工的个人巡线，通过观察泄漏时表露出地表的痕迹和散发出的气味等进行判断；间接检测法就是根据泄漏引起的管道内压力、流量、声音等的变化进行检测；直接检测法工人的劳动强度过大，且在北方由于冰雪覆盖等环境的原因大大增加了巡线的难度；间接检测法最常用的是负压波法和瞬态模型法。
基于次声波在传播过程中衰减小、传感器灵敏度高、传感器安装简单等特点，次声波油气管道泄漏检测有较好的发展前途。
2 次声波的概念及特点次声波是频率小于20Hz的声波。
其特点是频率低、衰减小、传播速度稳定、传播距离远，能沿着管道内的流体介质长距离的传播，适合长距离信号检测。
次声波的频率很低，在20Hz以下，但它的波形长度很长。
它比一般的光波、声波和无线电波都要传得远。
由于次声波本身的频率并不高，所以大气对次声波的吸收程度也不大，所以他的穿透能力相对来说很强，可传播至极远处而能量衰减很小，其吸收的能力还不到万分之几，能传到大概数千米甚至更远的距离。
3 次声波法检测原理当输油气的管道产生泄漏时，泄漏信号沿着管道内流体介质向两端传播，安装在管道两端的次声波传感器能够检测到该信号，通过分析该信号，能够确定管道是否发生泄漏，并能准确计算出泄漏位置。
由于泄漏点距离管道两端次声波传感器的距离不同，所以同一波形到达管道两端存在时间差。
因此，知道了首、末两端传感器之间的距离，以及次声波在管道内的传播速度V ，就可以计算出泄漏点距首端传感器的距离X 。
2L V T X −⋅∆=式中：X —泄漏点距首端传感器的距离；L —首、末两端传感器之间的距离；V —次声波的传播速度；T ∆—次声波到达首、末两端传感器的时间差。
4 系统设计4.1 数据处理程序接收信号中受到高频噪声的影响很大，从而有必要对接收到的信号进行良好的滤波处理，才能进行的数据收集，分析。
次声波天然气管道泄漏检测系统课件
未来研究方向与挑 战
1 2 3
研究方向 未来研究应重点探索次声波信号处理算法优化、 多传感器融合技术、系统稳定性与可靠性等方面 的研究。
技术挑战 面临的技术挑战包括提高检测灵敏度和精度、降 低系统成本、解决复杂环境下的干扰问题等。
实际应用挑战 在实际应用中，需要解决如何将该技术与其他管 道监测技术进行集成、如何制定统一的技术标准 和应用规范等问题。
次声波天然气管道泄漏
contents
目录
• 次声波技术概述 • 次声波天然气管道泄漏检测系统工作原
理 • 次声波天然气管道泄漏检测系统的优势
与局限性 • 实际应用案例分析 • 次声波天然气管道泄漏检测系统的未来
发展与展望
01
次声波技概述
次声波的定义与特性
总结词
次声波是一种低频声波，其频率 范围通常在0.1-20赫兹之间，波 长较长，不易被水或空气吸收。
采用次声波检测系统对园 区内所有天然气管道进行 定期检测，确保及时发现 泄漏。
实施效果
及时发现并处理了多起泄 漏事故，降低了工业生产 安全风险。
案例三：次声波与其他检测方法的比较分析
比较对象
超声波、红外线、磁力检测等常 见管道泄漏检测方法。
比较内容
检测准确性、实时性、操作难度、 成本等方面。
结论
次声波检测方法在准确性、实时性 和操作简便性上具有明显优势，是 未来管道泄漏检测技术的发展方向。
THANKS。
本，提高安全保障能力。
应用前景与市场潜力
广泛应用
次声波天然气管道泄漏检测系统具有广泛的应用前景，可应用于 城市燃气、工业燃气、石油天然气等领域。
市场需求
随着燃气管道建设规模的不断扩大和安全要求的提高，市场对次声 波泄漏检测技术的需求将不断增长。
CSGXL -Ⅱ次声波管道泄漏监测
二、CSGXL-Ⅱ次声波检漏技术的原理---泄漏定位
泄漏位置: S 管道长度：L 传播速度: V 泄漏声波传送到上游的时间：t1 泄漏声波传送到下游的时间：t2
S
L 2
t1 t 2 2
V
二、 CSGXL-Ⅱ次声波检漏技术的原理---泄漏精确定 位
• 在获得声波传播速度V和泄漏声波传播到上下游
一、常用管道泄漏检测技术（3） ---光纤法
• 优点 •
灵敏度高、能够实现定位和预警，定位精度高、 泄漏检测孔径小，无需防爆，监测距离远 缺点 1. 系统安装施工量大、维护复杂 2. 成本高昂 3. 灵敏度太高，造成误报、漏报多 4. 技术产品还不普及
一、常用管道泄漏检测技术（4） --声波法
• 优点
形 监测距离：１5.８公里，模拟泄漏放气孔径5mm 时间： 1月16日16点52分；开关阀
四、泄漏检测灵敏度及监测距离----天然气管道泄 漏实验（2）
• 大港油田大港天然气分输站----窦家庄2#阀
室，管道全长28km,模拟泄漏 放气测试点 距首站16.5km，管径406，首站压力 4.2MPa，2#阀室压力3.75MPa。泄漏孔径 10mm。
四、泄漏检测灵敏度及监测距离--- 1月15日试验信号
波形，监测距离：５公里；模拟泄漏放气孔径：2mm; 时间： 1月15日11点36分；
四、泄漏检测灵敏度及监测距离---1月16日试验信号波
形 监测距离：１5.８公里，模拟泄漏放气孔径：2mm; 时 间：1月16日16点45分；开关阀
四、泄漏检测灵敏度及监测距离---1月16日试验信号波
四、泄漏检测灵敏度及监测距离----放气测
试，时间：9点40分，持续时间13秒；首站监测到的原始信号 和经过声纹识别后重构的泄漏信号 ：
济邯管道次声波泄漏检测系统应用简介
（9#~56.44Km）
聊城河南 管理分界
7
2
3
4 222
6
2
3 1
2
40.54
38.5 37.34
35.3433.932
30
2922.8
8.8
俎店站
23.9
（8#~32.54Km） 32.54
5.2 4.43.7 2.2 河店站
（7#~0Km） （上游）
报警疑似点 已发现盗油阀门 备注：距离标注以上游阀室为起始
信号波形图
网络拓扑图
主站服务器
分站系统
分站是系统的现场单元，它由以下部件组成 • 次声波传感器
• 次声波放大器
• 数据采集系统 • 分析处理系统
次声波传感器
次声波放大器
• 设备供电系统
数据采集卡
• 数据通讯系统
太阳能模块
无线通信模块
四、系统部署
本系统布控的起始站是河店站，终点站是清丰站， 共安装4个分站和2个现场主站，分站分别安装在河店站 （7#阀室）、俎店站（8#阀室）、韩张集站（9#阀室）、 清丰站（10#阀室）的4个阀室内，系统布控长度为 86.47km ，现场主站安装在聊城站和濮阳站调度室内。
二、系统原理
• 次声波信号的特点是频率低、衰减小、传播速度稳定、传 播距离远，能沿着管道内的流体介质长距离的传播，适合 长距离信号检测。
• 当管道发生泄漏时，管道内介质在管道压力的作用下，迅 速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损 的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动。该振动从泄漏处以 次声波的形式向管道两端传播。
谢谢！
• 管道泄漏信号沿着管道内流体介质向两端传播，安装在管 道两端的次声波传感器能够捕获该信号，通过对信号进行 分析处理，能够确定管道是否发生泄漏，并能准确计算出 泄漏位置。
天然气管道次声波泄漏监测技术分析
2.3应急响应发生下述情况时应及时报警:交通肇事、槽罐泄漏、火灾爆炸、中毒事故。
报警内容主要包括事故类型、内容、发生地点等。
根据发生情况,驾驶员应及时采取应急措施:如出现人员伤亡，应请求其他车辆运送伤员至附近医疗点,或直接向医疗机构说明情况，发生事故具体位置、伤员数量及情况、出现次生危害和人员中毒情况;如车辆因起火，立即使用灭火器灭火;槽罐泄露时应做好防护措施，使用工具进行堵漏，使用围堰等措施防止化学品流入至河流等，如果无法有效控制泄露，应及时将人员、车辆及时转移到上风向方位。
2.4实地考察实地考察主要指评价小组实地对运输路线进行考察。
在行驶过程中分工进行，对现场路况、路貌详细记录,了解风险点处于何种地理环境，了解道路平坦程度及交警部门的指示要求。
在中途休息时，评价小组应认真分析路段风险等级，制定好控制措施［4］。
2.5动态管理随着物联网时代的来临，车辆管理网络化将成为管理趋势,车辆电子铅封，在线预约排队等措施,将有效掌握车辆的实时动态，减少司机赶时间等现象的出现。
单单是做好道路风险评价工作还是不够的，除此之外，还要与行驶地区的气候、环境、道路维护情况等相结合，重新制定风险控制措施，对于一些动态变化要及时更新,不断优化和完善风险控制措施。
3源头管理加强托运、承运、装卸环节管理。
使用符合标准且与危险货物相匹配的车辆、设备运输，及时收货,并按照操作规程进行卸货。
加强危险货物运输装备的安全管理。
车辆应取得认证证书；常压罐车罐体生产企业应当取得生产许可证。
罐车罐体、可移动罐柜、罐式集装箱需经具有专业资质的检验机构检验合格。
危险货物包装容器属于移动式压力容器或者气瓶的，应当满足特种设备相关要求。
规范危险货物运输车辆运行管控措施。
明确押运员、警示标志、防护用品、应急救援器材、安全卡等人员和安全设施的配备要求,以及承运人对车辆、驾驶人的监控管理要求。
严格限制危险货物运输车辆行驶速度，高速公路及其他道路分别不超过80km/h和60km/h。
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1.2 技术力量 ......................................................................................................2
2 产品业绩 ...............................................................................................................2
2.1 项目业绩 ......................................................................................................2
2.1.1 2.1.2 2.1.3
原油项目............................................................................................ 2 天然气项目........................................................................................ 3 成品油项目........................................................................................ 3
在 2011 年，根据中计总公司的战略规划和结构调整要求，北京中计新艺电 子技术有限公司的管道泄漏监测事业部和中国计量科学研究院管道泄漏监测课 题组资源整合，成立北京中计新业科技发展有限公司。
新成立的中计新业公司专注于管道安全检测与故障防范领域，以管道泄漏监 测为核心业务，推广应用音波管道泄漏监测系统。新公司成立后，完成了音波管 道泄漏监测系统产品线整合，优化提升系统性能，进行一系列的产品认证和测试 工作，使得音波管道泄漏监测系统更加成熟可靠。
此课题组从 2002 年开始一直从事管道泄漏监测相关课题的研究攻关。并在 中国计量技术开发总公司（中计总公司）的支持下，开展管道泄漏监测技术研究 成果的推广工作。为了将管道泄漏监测技术成果更好地实现工业应用，于 2002 年成立北京中计新艺电子技术有限公司（北京中计），隶属于中计总公司。
北京中计公司一直致力于管道泄漏监测技术的研究开发与推广实践。在这个 过程中，得到了国家科技部、中石油、清华大学等机构的大力支持。逐步完善了 管道泄漏监测技术，形成比较成熟的音波管道泄漏监测系统。并成功应用到新疆 油田、胜利油田、大港油田和河南油田的油气输送管道，取得了非常明显的效果。 经过多年的努力，北京中计成为国内管道泄漏监测技术研究与应用的佼佼者。
1
北京中计新业科技发展有限公司
音波泄漏监测技术说明书
1.2 技术力量
北京中计新业科技发展有限公司拥有拥有一支积极进取，勇于创新、朝气蓬 勃的技术团队。其中国内著名高校和科研院所的专家教授顾问 5 人；科研团队中 拥有博士、硕士学历的 7 人，研发人员本科学历以上的超过 95%。承担过的省 部级科研项目有：
6.3.1 6.3.2 6.3.3
音波管道泄漏监测仪...................................................................... 11 远程数据处理终端.......................................................................... 11 中心服务站...................................................................................... 12
6 系统原理 ...............................................................................................................9
6.1 物理原理 ......................................................................................................9
8 技术指标 ................................................................................................Байду номын сангаас............15 8.1 检测精度指标 ............................................................................................15
1、2002 年承担国家科技部《油气集输管道泄漏检测系统研制》项目 2、2006 年承担国家科技部《气液长输管道安全检测系统》项目 3、2007 年承担中石油兰成渝成品油输送管道泄漏检测系统研制项目
2 产品业绩
2.1 项目业绩
我公司及其开发团队从 2000 年开始研究开发“管道泄漏监测系统”。在这 十二年来，我们与中国计量科学院、清华大学、北京化工大学和电子科技大学 等科研单位合作，在中石油、中石化的多家油气田企业实施管道泄漏监测系统 项目，取得了成功，获得了宝贵的实践经验。 2.1.1 原油项目
3 公司资质 ...............................................................................................................4
4 产品概述 ...............................................................................................................5
5 背景噪声抑制方案 ...............................................................................................6
5.1 硬件措施 ......................................................................................................6
5.2 软件措施 ......................................................................................................7
5.2.1 5.2.2 5.2.3
基于声纹特征泄漏波形特征的提取................................................ 7 人工智能技术的应用........................................................................ 7 基于 Duffing 振子的微弱泄漏信号检测.........................................8
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
表 2-1 原油项目汇总列表
项目名称
用户
大港油田集输公司原油外输管道
大港油田集输公司
大庆油田采油三厂原油外输管道
大庆油田采油三厂
北京中计新业科技发展有限公司
音波泄漏监测技术说明书
1 关于北京中计
北京中计新业科技发展有限公司是一家以管道泄漏监测系统为核心业务， 从事相关产品研发、设计、生产、销售的高新技术企业。公司一直致力于石油 化工长输管道泄漏监测技术的研究与推广，是一家专业的管道泄漏监测系统供 应商。
1.1 发展历史
北京中计新业科技发展有限公司前身是中国计量科学院 2002 年国家经贸委 重大技术装备创新研究项目《原油、天然气集输管线泄漏监测系统研制（项目编 号：02ZZ-01）》课题组。
7 性能比对 .............................................................................................................13
7.1 技术类型比对 ............................................................................................13
[2012.07.05]
北京中计新业科技发展有限公司
音波泄漏监测技术说明书
目录
1 关于北京中计 .......................................................................................................1 1.1 发展历史 ......................................................................................................1
北京中计新业科技发展有限公司
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9 适用范围 .............................................................................................................15 10 联系方式 .............................................................................................................16