CN109780450A - 管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置及方法，其特征在于，该装置包括：管道次声波监测***，用于实时监测管道的次声波监测数据；记录存储模块，用于存储管道的次声波历史监测数据和分析结果；交流测量传输模块，用于实时获取管道杂散电流的测量值；中央处理器，用于根据实时监测的次声波监测数据、次声波历史监测数据和管道杂散电流的测量值，得到分析结果以及管道受到杂散电流干扰的时间和程度；排流控制模块，用于根据分析结果控制现场排流装置进行排流，本发明可以广泛用于埋地金属油气管道安全性检测领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置及方法，属于埋地金属油气管道安全性检测领域。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展，能源需求的增长及能源结构的调整，中国的油气长输管道敷设量显著增加。处于同样高速发展的是高压电网和电气化铁路的建设，由于地理位置的限制，在油气管道与电气化铁路的设计建设过程中，不可避免地出现并行或交叉穿越敷设的情况，埋地油气管道将会受到杂散电流的干扰腐蚀，若处理不当，将会形成很大危害。交流杂散电流主要通过容性、阻性及感性耦合对相邻近的埋地管道或金属体造成干扰，使得管道中产生流进、流出的交流杂散电流而导致腐蚀。在电气化铁路附近的管道上，因感应而产生的干扰电压从几伏、几十伏，一直到几百伏，其作用时断时续，随着电气化铁路馈电网负载而变化。对管道杂散电流防护的一种有效措施就是排流保护。
声波可以在各种介质中传播，其高频分量在传播过程中，由于其波长短、频率高等特点，在传播过程中衰减速度较快，对于远距离传输来说，很有可能由于衰减而检测不到信号。次声波具有频率低、波长长、能量衰减慢的传播特性，一般能够传播上千米的距离。因此，采用对声波信号在时域特征提取、频域特征提取的方式实现定位输气管道泄漏点具有很大的发展前景，通过这种方式可提前预防危险事故的发生，提高管道的安全保障水平。神经网络理论与预测控制算法相结合，形成了一类神经网络预测控制。首先是利用神经网络能对任意的复杂非线性函数充分逼近，能够学习和适应不确定***的动态特性，能够采用并行分布处理算法快速进行实时运算等特点，建立神经网络辨识模型作为预测模型。智能预测控制弥补了传统预测控制算法精度不高、仅适用于线性***、缺乏自学习和自组织功能、鲁棒性不强的缺陷。这些算法可以处理非线性、多目标、约束条件等异常情况。
然而，传统的排流装置主要存在以下问题：1)检测和排流分开进行，在排流过程中没有排流效果反馈，可能形成“过排流”或“欠排流”；2)必须手动断开和接续排流装置才能测得排流电流，这种带电操作既不方便又不安全；3)不能及时发现排流器是否出现故障；4)对于电气化铁路的干扰，管道的管地电位变化具有时间特征，与列车运行时间相对应，很难准确、及时、智能地将管道保护电位维持在一个相对稳定的数值。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有排流效果反馈且方便安全的管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，该智能排流装置包括：管道次声波监测***，用于实时监测管道的次声波监测数据；记录存储模块，用于存储管道的次声波历史监测数据；交流测量传输模块，用于实时获取管道杂散电流的测量值；中央处理器，用于根据实时监测的次声波监测数据、次声波历史监测数据和管道杂散电流的测量值，得到分析结果以及管道受到杂散电流干扰的时间和程度；排流控制模块，用于根据分析结果，控制现场排流装置进行排流，实现对管道的智能排流作业。
进一步，该智能排流装置还包括报警模块，所述报警模块用于根据所述交流测量传输模块发送的报警信号进行报警，并发送预警信号至所述中央处理器。
进一步，所述交流测量传输模块包括：GPS和/或北斗双定位单元，用于获取管道受到杂散电流干扰的位置；杂散电流测量单元，用于根据管道受到杂散电流干扰的位置，实时获取管道杂散电流的测量值；电位判断单元，用于根据管道杂散电流的测量值和预设的调节阈值，判断管道的电位是否正常，如果不正常，则发送报警信号至所述报警模块。
进一步，所述中央处理器内设置有：参数设定单元，用于根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的调节阈值和排流阈值，并将调节阈值发送至所述交流测量传输模块；杂散电流干扰程度判断单元，用于根据次声波监测数据和历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度；分析处理单元，用于根据预设的排流阈值和管道杂散电流的测量值，得到分析结果，并发送至所述排流控制模块。
进一步，所述中央处理器采用神经网络数据耦合分析方法得到分析结果。
管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流方法，其特征在于，包括以下步骤：1)管道次声波监测***实时监测管道的次声波监测数据，并将其发送至中央处理器；2)中央处理器根据实时监测的次声波监测数据以及记录存储模块中的管道次声波历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度；3)交流测量传输模块实时测量管道的杂散电流，并将管道杂散电流的测量值发送至中央处理器；4)中央处理器根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的排流阈值；5)中央处理器根据管道杂散电流的排流阈值和测量值得到分析结果，并发送至排流控制模块；6)当分析结果为管道杂散电流的测量值达到预设的排流阈值时，排流控制模块控制现场排流装置启动进行排流，实现对管道的智能排流作业。
进一步，当管道杂散电流的测量值超出中央处理器预设的调节阈值时，交流测量传输模块发送报警信号至报警模块，报警模块进行报警，并发送预警信号至中央处理器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置有管道次声波监测***、交流测量传输模块、中央处理器和排流控制模块，采用神经网络数据耦合分析方法，预测管道杂散电流的排流阈值，并根据排流阈值和管道杂散电流的测量值得到分析结果，使得排流控制模块能够根据分析结果控制现场排流装置进行智能排流作业，具有交流杂散电流排流测量预知预判、有利于及时排除杂散电流干扰保护管道安全等优点，相比传统的杂散电流排流装置，具有及时、准确、智能的优势。2、相比传统的杂散电流排流装置，本发明的交流测量传输模块包括GPS和/或北斗双定位单元以及杂散电流测量单元，能够准确进行杂散电流测量。3、本发明由于设置有报警模块，利用对于经过现场排流装置排流后仍然恢复不到正常电位的情况，通过预警模块进行报警，并及时向中央处理器发出预警信号，请求采取其他手段消除干扰，可以广泛应用于埋地金属油气管道安全性检测领域中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的信号传输示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1、图2所示，本发明提供的管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置包括管道次声波监测***1、记录存储模块2、交流测量传输模块3、中央处理器4和排流控制模块5，管道次声波监测***1为现有技术公开的监测***，具体结构在此不多做赘述。
管道次声波监测***1用于实时监测管道的次声波监测数据，并发送至中央处理器4。记录存储模块2用于存储管道的次声波历史监测数据。交流测量传输模块3用于实时获取管道杂散电流的测量值并发送至中央处理器4。中央处理器4用于根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度(当交流电流密度(A/m2)＜30时，交流干扰程度为弱；当交流电流密度(A/m2)为30-100时，交流干扰程度为中；当交流电流密度(A/m2)＞100时，交流干扰程度为强)；中央处理器4还用于对管道杂散电流的测量值、实时监测的次声波监测数据以及次声波历史监测数据进行分析处理得到分析结果(分析结果是指管道杂散电流的测量值是否达到预设的排流阈值)，并发送至记录存储模块2和排流控制模块5，记录存储模块2对分析结果进行存储。排流控制模块5用于根据分析结果，精准控制现场排流装置6进行排流，实现对管道的智能排流作业。
在一个优选的实施例中，该智能排流装置还包括报警模块7，报警模块7用于根据交流测量传输模块3发送的报警信号进行报警，并发送预警信号至中央处理器4，使得中央处理器4能够根据预警信号采取其他有效手段消除干扰。
在一个优选的实施例中，交流测量传输模块3包括GPS(全球定位***)和/或北斗双定位单元、杂散电流测量单元以及电位判断单元，GPS和北斗双定位单元均用于获取管道受到杂散电流干扰的位置，以便能够准确地进行杂散电流测量。杂散电流测量单元用于根据管道受到杂散电流干扰的位置，实时获取管道杂散电流的测量值。电位判断单元用于根据管道杂散电流的测量值和中央处理器4预设的调节阈值，判断管道的电位是否正常(即管道杂散电流的测量值是否超出预设的调节阈值)，如果不正常，则发送报警信号至报警模块7。
在一个优选的实施例中，中央处理器4内设置有参数设定单元、杂散电流干扰程度判断单元和分析处理单元。参数设定单元用于根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的调节阈值和排流阈值，并将调节阈值发送至交流测量传输模块3，将排流阈值发送至分析处理单元。杂散电流干扰程度判断单元用于根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度。分析处理单元用于采用神经网络数据耦合分析方法，根据预设的排流阈值和管道杂散电流的测量值，得到分析结果，并发送至排流控制模块5。
下面通过具体实施例详细说明本发明管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置的使用方法：
1)管道次声波监测***1实时监测管道的次声波监测数据，并将其发送至中央处理器4。
2)中央处理器4根据实时监测的次声波监测数据以及记录存储模块2中的管道次声波历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度。
3)交流测量传输模块3实时测量管道的杂散电流，并将管道杂散电流的测量值发送至中央处理器4。
4)中央处理器4根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的排流阈值和调节阈值。
5)中央处理器4根据管道杂散电流的排流阈值和测量值得到分析结果，并发送至记录存储模块2和排流控制模块5。
6)当分析结果为管道杂散电流的测量值达到预设的排流阈值时，排流控制模块5精准控制现场排流装置6启动进行排流，实现对管道的智能排流作业。
7)当管道杂散电流的测量值超出预设的调节阈值，管道未能恢复到干扰前的阴极保护电位时，交流测量传输模块3发送报警信号至报警模块7，报警模块7进行报警，并发送预警信号至中央处理器4，使得中央处理器4能够根据预警信号采取其他有效手段消除干扰。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (7)
1.管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，该智能排流装置包括：
管道次声波监测***，用于实时监测管道的次声波监测数据；
记录存储模块，用于存储管道的次声波历史监测数据；
交流测量传输模块，用于实时获取管道杂散电流的测量值；
中央处理器，用于根据实时监测的次声波监测数据、次声波历史监测数据和管道杂散电流的测量值，得到分析结果以及管道受到杂散电流干扰的时间和程度；
排流控制模块，用于根据分析结果，控制现场排流装置进行排流，实现对管道的智能排流作业。
2.如权利要求1所述的一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，该智能排流装置还包括报警模块，所述报警模块用于根据所述交流测量传输模块发送的报警信号进行报警，并发送预警信号至所述中央处理器。
3.如权利要求2所述的一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，所述交流测量传输模块包括：
GPS和/或北斗双定位单元，用于获取管道受到杂散电流干扰的位置；
杂散电流测量单元，用于根据管道受到杂散电流干扰的位置，实时获取管道杂散电流的测量值；
电位判断单元，用于根据管道杂散电流的测量值和预设的调节阈值，判断管道的电位是否正常，如果不正常，则发送报警信号至所述报警模块。
4.如权利要求3所述的一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，所述中央处理器内设置有：
参数设定单元，用于根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的调节阈值和排流阈值，并将调节阈值发送至所述交流测量传输模块；
杂散电流干扰程度判断单元，用于根据次声波监测数据和历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度；
分析处理单元，用于根据预设的排流阈值和管道杂散电流的测量值，得到分析结果，并发送至所述排流控制模块。
5.如权利要求1至3任一项所述的一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流装置，其特征在于，所述中央处理器采用神经网络数据耦合分析方法得到分析结果。
6.管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)管道次声波监测***实时监测管道的次声波监测数据，并将其发送至中央处理器；
2)中央处理器根据实时监测的次声波监测数据以及记录存储模块中的管道次声波历史监测数据，判断管道受到杂散电流干扰的时间和程度；
3)交流测量传输模块实时测量管道的杂散电流，并将管道杂散电流的测量值发送至中央处理器；
4)中央处理器根据实时监测的次声波监测数据和次声波历史监测数据，预先设定管道杂散电流的排流阈值；
5)中央处理器根据管道杂散电流的排流阈值和测量值得到分析结果，并发送至排流控制模块；
6)当分析结果为管道杂散电流的测量值达到预设的排流阈值时，排流控制模块控制现场排流装置启动进行排流，实现对管道的智能排流作业。
7.如权利要求6所述的一种管道次声波监测辅助交流杂散电流的智能排流方法，其特征在于，当管道杂散电流的测量值超出中央处理器预设的调节阈值时，交流测量传输模块发送报警信号至报警模块，报警模块进行报警，并发送预警信号至中央处理器。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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