一种间歇输油管道检测系统及方法与流程

1.本技术涉及声波测量技术领域，尤其涉及一种间歇输油管道检测系统及方法。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.油田集输管道建设受产能建设和油田地理环境的限制，管道运行压力、传输介质、管径大小以及铺设路径较长输管道相差甚远，存在翻山越岭、跨越沟渠以及穿越路桥等，造成输送压力极不稳定，两端压差较小，末端压力几乎为常压，而且存在间歇输油，即油田增压站缓冲罐间隔不均等地进行泵油(输油)和停泵(停止输油)两种状态交替工作，给管道泄漏在线监测带来极大的挑战，尤其是油田增压站至转油站之间管道的泄漏监测及信号识别，受增压站启停泵以及翻越山丘造成的高程差、穿越公路带来的人类活动以及管内流体与管壁的摩擦等的影响，造成次声信号背景噪声强度较大，往往淹没泄漏信号，而无法准确判断泄漏信息，目前还没有相应成熟的技术手段解决该类管道的泄漏问题。


技术实现要素：

4.针对油田增压站至转油站输油管道间歇强噪声下泄漏信号检测需要，提出一种间歇输油管道检测系统及方法。
5.本发明的一个方面实施例提供一种间歇输油管道检测系统，所述系统包括：
6.监测中心，以及分别布置在油田集输管道上游与下游的上游增压站和下游转油站；
7.所述上游增压站和下游转油站均包括一次声传感器和一时间记录器；其中每个时间记录器用于记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据；
8.所述监测中心接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理，根据统一处理后的时间点数据，判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态。
9.在某些实施例中，所述监测中心还包括低通滤波器，当油田集输管道处于泵油状态时，所述低通滤波器对次声信号进行数字信号处理，以剔除强噪声干扰。
10.在某些实施例中，所述监测中心还用于将信号数字处理后的信号与所述油田集输管道内背景噪声进行比对，当处理后的信号的幅值超过所述幅值设定阈值时，判断所述处理后的该信号为泄漏信号，所述幅值设定阈值为设定滤波后的背景噪声的幅值。
11.在某些实施例中，所述监测中心还用于确定泄漏信号之后，发出报警信号并确定泄漏位置。
12.在某些实施例中，所述上游增压站包括第一次声传感器、第一北斗时统以及第一数据采集器；其中，所述第一次声传感器、所述第一北斗时统分别与所述第一数据采集器建立信号连接；所述第一次声传感器用于采集油田集输管道上游所产生的次声信号，所述第
一北斗时统用于记录第一次声传感器所采集次声信号的时间；
13.所述下游转油站包括第二次声传感器、第二北斗时统以及第二数据采集器；其中，所述第二次声传感器、所述第二北斗时统分别与所述第二数据采集器建立信号连接；所述第二次声传感器用于采集油田集输管道下游所产生的次声信号，第二北斗时统用于记录第二次声传感器所采集次声信号的时间；
14.所述监测中心包括数据通讯交换机、第三北斗时统、服务器、数据处理器、低通滤波器以及检测识别器；其中，所述数据通讯交换机与所述第三北斗时统建立信号连接，所述第三北斗时统分别与所述服务器、所述数据处理器建立信号连接；所述低通滤波器分别与所述数据处理器、所述检测识别器建立信号连接；
15.所述第一数据采集器与所述第二数据采集器分别与所述数据通讯交换机建立信号连接。
16.本发明另一方面实施例提供一种间歇输油管道检测系统的间歇输油管道检测方法，所述方法包括如下步骤：
17.上游增压站和下游转油站的时间记录器分别记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据；
18.监测中心接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理；
19.根据统一处理后的时间点数据判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态。
20.在某些实施例中，当油田集输管道处于泵油状态时，所述方法还包括：
21.低通滤波器对次声信号进行数字信号处理，以剔除强噪声干扰。
22.在某些实施例中，所述方法还包括：
23.所述监测中心将信号数字处理后的信号与所述油田集输管道内背景噪声进行比对，当处理后的信号的幅值超过所述幅值设定阈值时，判断所述处理后的该信号为泄漏信号，所述幅值设定阈值为设定滤波后的背景噪声的幅值。
24.在某些实施例中，所述方法还包括：
25.所述监测中心确定泄漏信号之后，发出报警信号并确定泄漏位置。
26.在某些实施例中，所述方法包括如下步骤：
27.第一次声传感器采集油田集输管道上游的次声信号，第一北斗时统记录所述第一次声传感器所采集次声信号的时间；第一数据采集器将所述第一北斗时统所记录的时间以及所述第一次声传感器所采集的次声信号通过数据通讯交换机发送至第三北斗时统及服务器，所述服务器对所述第一北斗时统记录的时间以及所述第一次声传感器采集的次声信号进行存储；
28.第二次声传感器采集所述油田集输管道下游所产生的次声信号，第二北斗时统记录所述第二次声传感器采集次声信号的时间；第二数据采集器将所述第二北斗时统(32)记录的时间以及所述第二次声传感器采集的次声信号通过所述数据通讯交换机发送至所述第三北斗时统及所述服务器，所述服务器对所述第二北斗时统记录的时间以及所述第二次声传感器采集的次声信号进行存储；
29.第三北斗时统将所述第一次声传感器采集的次声信号与所述第二次声传感器所采集的次声信号统一时间后，发送至所述数据处理器；
30.所述数据处理器判断所述油田集输管道处于泵油状态或停泵状态；当所述油田集输管道处于泵油状态时，所述数据处理器将统一时间后的所述第一次声传感器采集的次声信号与所述第二次声传感器采集的次声信号通过低通滤波器进行数字信号处理。
31.综上所述，本技术实施例提供了一种间歇输油管道检测系统及方法，通过监测中心以及分别布置在油田集输管道上游与下游的上游增压站和下游转油站；所述上游增压站和下游转油站均包括一次声传感器和一时间记录器；其中每个时间记录器用于记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据；所述监测中心接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理，根据统一处理后的时间点数据判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态。通过在上游增压站、下游转油站中设置次声传感器采集油田集输管道的次声信号；监测中心中的数据处理器根据时间统一后的次声信号，判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态，当处于泵油状态时，进一步利用监测中心中的低通滤波器对次声信号进行处理剔除管道内强噪声干扰，以便检测识别器实时诊断管道是否发生泄漏。实现了简便的检测油田增压站至转油站输油管道强背景噪声下的泄漏状况，且抗干扰能力强。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
33.图1为本技术实施例中提供的一种间歇输油管道检测系统框图；
34.图2a和图2b为本技术实施例中提供的两个次声传感器采集12小时数据波形图；
35.图3为本技术实施例中提供的低通滤波器实现幅频特性图；
36.图4为本技术实施例中提供的油田增压站泵油状态下监测泄漏信号滤波前后对比波形图；
37.图5为本技术实施例中提供的一种间歇输油管道检测方法流程示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.下面参考本技术的若干代表性实施方式，详细阐释本技术的原理和精神。
40.虽然本技术提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本技术实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行。
41.针对油田增压站至转油站输油管道间歇强噪声下泄漏信号检测需要，本技术实施例提出一种间歇输油管道检测系统及方法。在上游增压站、下游转油站中设置次声传感器采集油田集输管道的次声信号；监测中心中的数据处理器根据时间统一后的次声信号，判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态，当处于泵油状态时，进一步利用监测中心中的低通滤波器对次声信号进行处理剔除管道内强噪声干扰，以便检测识别器实时诊断管道是否发生泄漏。本技术实施例提出一种间歇输油管道检测系统及方法抗干扰能力强，经现场试验数据分析表明，能够准确检测油田增压站至转油站输油管道强背景噪声下泄漏。
42.图1为本技术实施例中提供的一种间歇输油管道检测系统，如图1所示，所述系统包括：
43.监测中心4，以及分别布置在油田集输管道1上游与下游的上游增压站2和下游转油站3；
44.所述上游增压站2和下游转油站3均包括一次声传感器和一时间记录器；其中每个时间记录器用于记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据；
45.所述监测中心4接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理，根据统一处理后的时间点数据判断油田集输管道1处于泵油状态或停泵状态。
46.在一种可能的实施方式中，所述监测中心4还包括低通滤波器45，当油田集输管道1处于泵油状态时，所述低通滤波器45对次声信号进行数字信号处理，以剔除强噪声干扰。
47.在一种可能的实施方式中，所述监测中心4还用于将信号数字处理后的信号与所述油田集输管道1内背景噪声进行比对，当处理后的信号的幅值超过所述幅值设定阈值时，判断所述处理后的该信号为泄漏信号，所述幅值设定阈值为设定滤波后的背景噪声的幅值。
48.在一种可能的实施方式中，所述监测中心4还用于确定泄漏信号之后，发出报警信号并确定泄漏位置。
49.在一种可能的实施方式中，所述上游增压站2包括第一次声传感器21、第一北斗时统22以及第一数据采集器23；其中，所述第一次声传感器21、所述第一北斗时统22分别与所述第一数据采集器23建立信号连接；所述第一次声传感器21用于采集油田集输管道1上游所产生的次声信号，所述第一北斗时统22用于记录第一次声传感器21所采集次声信号的时间；所述下游转油站3包括第二次声传感器31、第二北斗时统32以及第二数据采集器33；其中，所述第二次声传感器31、所述第二北斗时统32分别与所述第二数据采集器33建立信号连接；所述第二次声传感器31用于采集油田集输管道1下游所产生的次声信号，第二北斗时统32用于记录第二次声传感器31所采集次声信号的时间；所述监测中心4包括数据通讯交换机41、第三北斗时统42、服务器43、数据处理器44、低通滤波器45以及检测识别器46；其中，所述数据通讯交换机41与所述第三北斗时统42建立信号连接，所述第三北斗时统42分别与所述服务器43、所述数据处理器44建立信号连接；所述低通滤波器45分别与所述数据处理器44、所述检测识别器46建立信号连接；所述第一数据采集器23与所述第二数据采集器33分别与所述数据通讯交换机41建立信号连接；其中，所述第一数据采集器23用于将所述第一北斗时统22所记录的时间以及所述第一次声传感器21所采集的次声信号通过所述数据通讯交换机41发送至第三北斗时统42及所述服务器43；所述第二数据采集器33用于将
所述第二北斗时统32所记录的时间以及所述第二次声传感器31所采集的次声信号通过所述数据通讯交换机41发送至所述第三北斗时统42及所述服务器43；所述服务器43用于对所述第一北斗时统22所记录的时间、所述第一次声传感器21所采集的次声信号、所述第二北斗时统32所记录的时间以及所述第二次声传感器31所采集的次声信号进行存储；所述第三北斗时统42用于对所述第一次声传感器21所采集的次声信号与所述第二次声传感器31所采集的次声信号统一时间；所述数据处理器44根据统一时间后的次声信号判断所述油田集输管道1处于泵油状态或停泵状态；当处于泵油状态时，所述低通滤波器45对次声信号进行数字信号处理。
50.本技术实施例还提供了一种间歇输油管道监测方法，该方法使用如上所述的管道监测系统，并包括以下步骤：
51.步骤1：第一次声传感器采集油田集输管道上游所产生的次声信号，第一北斗时统记录第一次声传感器所采集次声信号的时间；第一数据采集器将第一北斗时统所记录的时间以及第一次声传感器所采集的次声信号通过数据通讯交换机发送至第三北斗时统及服务器，服务器对第一北斗时统所记录的时间以及第一次声传感器所采集的次声信号进行存储。
52.步骤2：第二次声传感器采集油田集输管道下游所产生的次声信号，第二北斗时统记录第二次声传感器所采集次声信号的时间；第二数据采集器将第二北斗时统所记录的时间以及第二次声传感器所采集的次声信号通过数据通讯交换机发送至第三北斗时统及服务器，服务器对第二北斗时统所记录的时间以及第二次声传感器所采集的次声信号进行存储。
53.步骤3：第三北斗时统将第一次声传感器所采集的次声信号与第二次声传感器所采集的次声信号统一时间后，送至数据处理器；数据处理器判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态。
54.步骤4：当油田集输管道处于泵油状态时，数据处理器令统一时间后的第一次声传感器所采集的次声信号与第二次声传感器所采集的次声信号通过低通滤波器进行数字信号处理。
55.步骤5：低通滤波器将处理后的信号向检测识别器输出，若输出的信号中出现明显强于滤波后背景噪声的振幅，则检测识别器判断出现泄漏信号。
56.在上述方案的基础上，进一步的，所述步骤3中，根据油田增压站缓冲罐工况设置泵油阈值m，当第一次声传感器所采集的次声信号、第二次声传感器所采集的次声信号幅值超出m时，数据处理器则判断油田集输管道处于泵油状态。
57.在上述方案的基础上，进一步的，所述步骤5中，根据滤波后的背景噪声的幅值设定阈值m，当处理后的信号幅值超出m时，即判断为泄漏信号。
58.本技术实施例通过在油田集输管道设置次声传感器采集次声信号，由监测中心对次声信号进行时间统一后，判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态，当处于泵油状态时，在进一步利用低通滤波器对次声信号进行处理剔除管道内强噪声干扰，以便检测识别器实时诊断管道是否发生泄漏。本发明抗干扰能力强，经现场试验数据分析表明，利用本发明能够很好检测油田增压站至转油站输油管道强背景噪声下泄漏信号。
59.基于上述的一种间歇输油管道监测系统，本技术实施例还提供另一种间歇输油管
道监测方法实施例，具体包括以下步骤：
60.步骤1：第一次声传感器21采集油田集输管道1上游所产生的次声信号，第一北斗时统22记录第一次声传感器21所采集次声信号的时间；第一数据采集器23将第一北斗时统22所记录的时间以及第一次声传感器21所采集的次声信号通过数据通讯交换机41发送至第三北斗时统42及服务器43，服务器43对第一北斗时统22所记录的时间以及第一次声传感器21所采集的次声信号进行存储。
61.步骤2：第二次声传感器31采集油田集输管道1下游所产生的次声信号，第二北斗时统32记录第二次声传感器31所采集次声信号的时间；第二数据采集器33将第二北斗时统32所记录的时间以及第二次声传感器31所采集的次声信号通过数据通讯交换机41发送至第三北斗时统42及服务器43，服务器43对第二北斗时统32所记录的时间以及第二次声传感器31所采集的次声信号进行存储。
62.附图2a和附图2b提供了第一次声传感器21与第二次声传感器31采集12小时数据波形图，由图可见在泵油状态下监测的输油管道背景噪声大，停泵状态下监测的输油管道背景噪声小。
63.步骤3：第三北斗时统42将第一次声传感器21所采集的次声信号与第二次声传感器31所采集的的次声信号统一时间；所述数据处理器44根据统一时间后的次声信号判断所述油田集输管道1处于泵油状态或停泵状态；其中，数据处理器44判断油田集输管道1工况的方法为：根据工况环境实地测试调试得到泵油阈值m，当第一次声传感器21所采集的次声信号、第二次声传感器31所采集的次声信号幅值超出数据处理器44中预设的m时，数据处理器44则判断油田集输管道1处于泵油状态。
64.步骤4：当油田集输管道1处于泵油状态时，数据处理器44令统一时间后的第一次声传感器21所采集的次声信号与第二次声传感器31所采集的次声信号通过低通滤波器45进行数字信号处理；图3为本技术实施例中提供的低通滤波器实现幅频特性图。
65.步骤5：低通滤波器45将处理后的信号向检测识别器46输出，输出的信号为可能包含有泄漏信号的背景噪声，若输出的信号中出现明显强于滤波后背景噪声的振幅，则检测识别器46判断出现泄漏信号。根据滤波后的背景噪声的幅值设定阈值m，当处理后的信号幅值超出m时，即判断为泄漏信号。图4为本技术实施例中提供的油田增压站泵油状态下监测泄漏信号滤波前后对比波形图。
66.进一步的，发生泄漏后，数据处理器44发出报警信号并迅速确定泄漏位置。
67.综上所述，本技术实施例提供了一种间歇输油管道检测系统，通过监测中心以及分别布置在油田集输管道上游与下游的上游增压站和下游转油站；所述上游增压站和下游转油站均包括一次声传感器和一时间记录器；其中每个时间记录器用于记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据；所述监测中心接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理，根据统一处理后的时间点数据判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态。通过在上游增压站、下游转油站中设置次声传感器采集油田集输管道的次声信号；监测中心中的数据处理器根据时间统一后的次声信号，判断油田集输管道处于泵油状态或停泵状态，当处于泵油状态时，进一步利用监测中心中的低通滤波器对次声信号进行处理剔除管道内强噪声干扰，以便检测识别器实时诊断管道是否发生泄漏。实现了简便的检测油田增压站至转油站输油管道强背景噪声下的泄漏状况，且抗干
扰能力强。
68.基于相同的技术构思，本技术实施例提供了一种间歇输油管道检测方法流程示意图，如图5所示，所述方法包括如下步骤：
69.步骤501：上游增压站2和下游转油站3的时间记录器分别记录对应的次声传感器采集次声信号的时间点数据。
70.步骤502：监测中心4接收两个时间记录器记录的时间点数据，并对两个所述时间点数据进行时间统一处理。
71.步骤503：根据统一处理后的时间点数据判断油田集输管道1处于泵油状态或停泵状态。
72.在一种可能的实施方式中，当油田集输管道1处于泵油状态时，所述方法还包括：
73.低通滤波器45对次声信号进行数字信号处理，以剔除强噪声干扰。
74.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：所述监测中心4将信号数字处理后的信号与所述油田集输管道1内背景噪声进行比对，当处理后的信号的幅值超过所述幅值设定阈值时，判断所述处理后的该信号为泄漏信号，所述幅值设定阈值为设定滤波后的背景噪声的幅值。
75.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：所述监测中心4确定泄漏信号之后，发出报警信号并确定泄漏位置。
76.在一种可能的实施方式中，所述方法包括如下步骤：
77.步骤a：第一次声传感器21采集油田集输管道1上游的次声信号，第一北斗时统22记录所述第一次声传感器21所采集次声信号的时间；第一数据采集器23将所述第一北斗时统22所记录的时间以及所述第一次声传感器21所采集的次声信号通过数据通讯交换机41发送至第三北斗时统42及服务器43，所述服务器43对所述第一北斗时统22记录的时间以及所述第一次声传感器21采集的次声信号进行存储；
78.步骤b：第二次声传感器31采集所述油田集输管道1下游所产生的次声信号，第二北斗时统32记录所述第二次声传感器31采集次声信号的时间；第二数据采集器33将所述第二北斗时统32记录的时间以及所述第二次声传感器31采集的次声信号通过所述数据通讯交换机41发送至所述第三北斗时统42及所述服务器43，所述服务器43对所述第二北斗时统32记录的时间以及所述第二次声传感器31采集的次声信号进行存储；
79.步骤c：第三北斗时统42将所述第一次声传感器21采集的次声信号与所述第二次声传感器31所采集的次声信号统一时间后，发送至所述数据处理器44；
80.步骤d：所述数据处理器44判断所述油田集输管道1处于泵油状态或停泵状态；当所述油田集输管道1处于泵油状态时，执行步骤e；
81.步骤e：所述数据处理器44将统一时间后的所述第一次声传感器21采集的次声信号与所述第二次声传感器31采集的次声信号通过低通滤波器45进行数字信号处理。
82.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。
83.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备系统、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
84.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
85.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
86.以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。