1、前言
       管道運(yùn)輸是運(yùn)輸量大、安全性高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的油氣輸送方式。近期我國(guó)將建成多條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，超過10萬公里的油氣管輸格局。
       由于管道運(yùn)輸固有的高壓、易燃、易爆特性，長(zhǎng)輸管道的安全管理極為重要。泄漏是長(zhǎng)輸管道運(yùn)行中最主要的安全隱患之一，氣體管道的泄漏往往會(huì)造成中毒、火災(zāi)和爆炸等嚴(yán)重事故。近年來，犯罪分子在原油、成品油管道打孔盜油，給國(guó)家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
       管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道的運(yùn)行情況。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定泄漏發(fā)生的位置，從而可以及時(shí)有效地進(jìn)行應(yīng)急處理，控制和減少因管道泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
       智能音波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入了先進(jìn)的信號(hào)處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，提高了管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度、可靠性和穩(wěn)定性，降低了誤報(bào)率，是目前最為先進(jìn)的第四代管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2、Dolphin音波智能管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       北京寰宇聲望智能科技有限公司與自動(dòng)化行業(yè)中創(chuàng)新與科技的領(lǐng)先者--貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司合作，引進(jìn)貝加萊先進(jìn)的自動(dòng)化平臺(tái)技術(shù)，吸收貝加萊公司在管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)推廣貝加萊管道泄漏監(jiān)測(cè)方案—Dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是貝加萊公司在音波智能管道泄漏監(jiān)測(cè)領(lǐng)域唯一的系統(tǒng)集成商。
       Dolphin系統(tǒng)在管道兩端安裝音波傳感器，24小時(shí)實(shí)時(shí)接收并監(jiān)控管道內(nèi)音波信號(hào)。Dolphin系統(tǒng)通過音波信號(hào)處理，消除管道的背景噪聲并抑制管道操作過程中產(chǎn)生的干擾；然后利用模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)識(shí)別甄別和分析音波信號(hào)，確定是否發(fā)生泄漏；最后根據(jù)音波信號(hào)到達(dá)管道兩端的時(shí)間差，進(jìn)一步計(jì)算出發(fā)生泄漏的位置。
       Dolphin智能音波管道泄漏監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集處理終端、泄漏監(jiān)測(cè)定位服務(wù)器以及人機(jī)接口界面。同時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行需要通訊網(wǎng)絡(luò)支持，比如GPRS路由器和VPN服務(wù)器等。如圖1所示：

圖1 DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)

       數(shù)據(jù)采集處理終端的主要功能是把傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)。通過維納濾波、自適應(yīng)濾波等多種方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，利用GPS信號(hào)進(jìn)行精確時(shí)間同步，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測(cè)定位服務(wù)器。
       泄漏檢測(cè)定位服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳送來的數(shù)據(jù)，并對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其主要功能是：
? 通訊：建立并維護(hù)各數(shù)據(jù)采集終端的通訊信道；
? 數(shù)據(jù)采集同步：采集并同步各數(shù)據(jù)處理終端的原始數(shù)據(jù)；
? 實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測(cè)：對(duì)音波數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測(cè)，并判斷是否發(fā)生泄漏；
? 泄漏位置計(jì)算：估計(jì)音波信號(hào)到達(dá)各數(shù)據(jù)處理終端的時(shí)間差，并計(jì)算泄漏位置；
? 系統(tǒng)狀態(tài)服務(wù)：維護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)，并傳送給狀態(tài)監(jiān)控主機(jī)；
? 數(shù)據(jù)備份：保存原始數(shù)據(jù)；
? 泄漏狀態(tài)日志：把泄漏發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等關(guān)鍵信息保存到數(shù)據(jù)庫；
       運(yùn)行在各監(jiān)控終端的人機(jī)界面負(fù)責(zé)提供操作界面以控制系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示管道運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生管道泄漏，及時(shí)發(fā)出報(bào)警和啟動(dòng)應(yīng)急處理。

3、DOLPHIN音波智能管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心技術(shù)
     音波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要解決的核心難點(diǎn)是既需要靈敏的檢測(cè)到由于微小泄漏引起的微弱音波信號(hào)，同時(shí)也需要區(qū)分泄漏引起的音波和管道日常運(yùn)行中的背景噪聲以及操作干擾，避免干擾信號(hào)引起的誤報(bào)警。
       泄漏監(jiān)測(cè)的目的是從管道中實(shí)時(shí)發(fā)生的各種音波信號(hào)中準(zhǔn)確地識(shí)別出由于泄漏產(chǎn)生的音波信號(hào)，同時(shí)拒絕各種可能的干擾。因此管道泄漏監(jiān)測(cè)問題可以歸結(jié)為一個(gè)模式識(shí)別問題：如何有效的建立泄漏音波信號(hào)及各種干擾信號(hào)的模型？如何從實(shí)時(shí)的多個(gè)音波模型中識(shí)別出泄漏音波？