长输油管线实时泄漏发现与定位系统设计

　　1　引　　言

　　石油、天然气是国民经济的基础产品,也是我国的经济命脉。而管道运输作为一种廉价和方便的运输工具正成为我国油气运输的主要方式。据统计,“十五”期间仅中国石油管道局先后建设各类介质管道达3.6×104km[1]。因此,对管道泄漏的预防、及时报警和定位具有极为重要的现实意义。本文首先介绍了系统的总体设计思路,然后分别阐述了系统设计的主要模块及其关键技术。

　　2　系统总体设计

　　本管道实时故障诊断与定位系统主要采用负压波原理结合流量和温度信号进行故障的诊断与定位。

　　系统通讯采用IP组播技术,通过微波或者光纤来实现;信号的采集通过具有发明专利的高速实时数据采集装置实现;检测与定位算法采用小波算法与模糊自适应理论结合的技术;算法实现与功能的显示通过Visual C++语言来完成。

　　3　系统流程

　　本系统基于Windows 2000 Professional操作系统,采用Visual C++语言进行设计,数据库采用SQL2Sever。因为每套系统能够同时监控多条管线(最多6条),所以利用了Visual C++中的多文档框架。

　　系统分别对每个管线的数据实时分析、定位、报警和存储。总的流程图如图1所示。

　　4　系统主要模块及实现

　　4.1　通讯模块

　　本模块包含上位机之间的通讯和上位机与下位机之间的通讯两部分。上位机之间的通讯采用IP组播技术。上位机与下位机之间通讯采用无连接的udp协议进行传输。

　　其中利用Visual C++实现加入多播组的方法如下:

　　(1)利用CAsyncSocket类下的成员函数Create创建Socket。

　　(2)利用Create创建接收数据的Socket,然后利用SetSockOpt函数设置Socket选项。

　　(3)利用Create创建发送数据的Socket,利用SetTTL函数设置数据包发送时间。

　　4.2　显示模块

　　曲线实时显示模块主要完成监控数据和报警信息的显示。

　　本模块的实现是定义一个基于View的类CSCADAView。所有这些功能都封装在这个View类当中,通过界面可以正常显示管线的曲线和各种数据。管线地图采用GIS技术,可以动态的显示地图和修改地理信息,便于报警定位的分析。

　　4.3　算法模块

　　在本系统中主要利用小波算法对实时数据滤波,并且结合模糊理论对异常工况进行分析、报警以及定位。

　　数据处理过程中,数据滤波采用自适应的均值滤波进行数据的预处理,然后对预处理的数据采用小波算法计算,利用模糊产生式规则进行模糊自适应推理,对推理得出的若干模糊结论进行综合评判。对置信度大的参考模糊子集采用大权重。对每一条规则得出的定位结果结合其相应的权重进行模糊定位。