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输油管道泄漏检测研究-硕士论文

完整的硕士论文，本人原创。

目  录
中文摘要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••i
英文摘要••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••ii
第1章  前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1输油管线泄漏产生的原因及危害••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2选题意义和研究内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
1.3国内外输油管线泄漏检测方法现状••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1.3.1声波法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5
1.3.2基于模型的检测方法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
1.3.3压力梯度法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
1.3.4压力点分析法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
1.3.5小波分析法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
1.3.6统计分析法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
1.3.7仿人工智能的方法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
1.3.8泄漏检测方法性能分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
1.4泄漏检测与定位系统要求及选择方案•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
第2章  泄漏检测及定位方法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.1泄漏检测原理•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.2双压力检测原理及最小间距确定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.3检测参数••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
2.4孤罗东管线泄漏检测框图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
2.5泄漏判断••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
2.5.1流量平衡判断法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
2.5.2压力流量分段判断法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.6定位原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
2.6.1小波分析确定奇异点••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••24
2.6.2相关分析定位方法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
2.7数据处理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
2.7.1卡尔曼滤波••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
2.7.2小波分析滤波•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
2.8 提高定位精度的方法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
2.8.1压力波速的确定•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
2.8.2压力波传播到首末端的时间差•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30
2.8.3重点管段RTU压力参数采集••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
第3章  硬件设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
3.1硬件设计框图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
3.2压力检测仪表选型••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
3.2.1 PPTE传感器特点•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
3.2.2 PPTE传感器应用框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
3.3流量检测设备选型••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
3.4 RTU采集设备选型•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
3.5工业计算机•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
第4章  软件设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
4.1软件设计框图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
4.2压力仪表量程动态设置框图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
4.3采集流量参数框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
4.4 RTU软件框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
4.4.1 RTU与PPTE通讯••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
4.4.2 RTU与调度中心站通讯•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
4.5下位机（IPC）软件框图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
4.6调度中心站软件框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
4.6.1系统通讯模块•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
4.6.2网络校时模块•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
4.6.3数据分析与保存•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
4.6.4动态显示模块•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
4.6.5参数设置模块•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••46
第5章  现场应用及数据分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
5.1基于LABVIEW7.1开发工具••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
5.1.1下位机流量数据采集示例••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
5.1.2上位机（调度中心站）程序界面•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••48
5.1.3泄漏波形分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49
5.2 基于MATLAB WAVELET工具包的应用••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••51
5.2.1图形化操作方式•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••51
5.2.2滤波实例分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••58
5.2.3压力波波速实例分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••61
5.2.4小波分析法确定泄漏位置实例•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••64
第6章  结 论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••73
参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••75
致谢•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••80