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天然气管道泄漏探测系统研究与实现

作　者: 王克华
导　师: 廖建明；王洪滨
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 天然气泄漏检测声波 GPRS通讯 GPS定位
分类号: TE973.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

天然气管道运输是一种高效、安全、经济的运输方式,天然气输气管道是我国能源大动脉的重要组成部分,战略地位十分重要。但是由于不可避免的自然或人为损坏等原因,天然气管道损伤、穿孔泄漏事故经常发生。近年来,不法分子在天然气管道上打孔盗气,天然气外泄事故频繁。造成了国有资源的巨大损失和严重环境污染,给人们的生命财产和生存环境造成巨大的威胁。因此对天然气管道进行泄漏检测,保障管道安全运行是十分必要的。由于天然气存在可压缩性强,天然气管道分布范围广等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适应天然气管线的泄漏检测。特别是对于盗气用非金属管、小流量的泄漏检测和泄漏点定位问题尚未有效解决。本文通过分析天然气管道盗气泄漏的现状及特点,国内外管道泄漏检测技术的应用现状,对常用的基于硬件的和基于软件的泄漏检测方法进行比较,提出了采用声波检漏原理的检测方案。通过对泄漏声波产生的机理、衰减因素以及泄漏信号的时域、频域特点的实验研究和分析,提出了采用便携式巡检仪人工巡线和无线数据采集技术,将采集到的泄漏信息及测点的GPS坐标通过GPRS无线传输技术上传至服务器,构建油田天然气管线泄漏数据库,构成泄漏监控系统的解决方案。巡检仪采用PDA内置GPS模块、GPRS模块结构,从巡检仪硬件、PDA数据采集及信号处理软件、测点信息与GPS定位坐标的GPRS数据传输、监控中心泄漏实时数据库几个方面提出了设计方案,并得到了较好的实现。根据实际应用的需要,设计了泄漏实时数据库,在SQLServer2000上予以实现。为油田领导决策部门提供即时生产信息。通过对油田地面工程基础数据库的需求分析,建立了泄漏检测实时数据库的结构,生成了系统数据表及组织关系,实现了动态页面设计与客户端应用程序的开发。文章还描述了系统测试与实现过程,进行了主要界面的设计。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景和意义  10-11
    1.1.1 课题的研究背景  10
    1.1.2 课题的研究意义  10-11
  1.2 天然气管道盗气泄漏的现状及面临的问题  11-12
  1.3 国内外管道泄漏检测技术研究概况  12-17
    1.3.1 基于硬件的泄漏检测法  13-14
    1.3.2 基于软件的泄漏检测法  14-16
    1.3.3 声波检漏系统的应用  16-17
  1.4 本文工作及章节安排  17-18
第二章泄漏声波检测定位方法及相关技术  18-37
  2.1 泄漏声波产生的机理  18
  2.2 泄漏声波信号的特征分析  18-21
    2.2.1 泄漏声波信号的衰减因素  19-20
    2.2.2 泄漏声波信号频率特性  20-21
    2.2.3 噪声对漏点定位的影响  21
  2.3 盗气泄漏声波检测定位原理  21-22
  2.4 声波检漏识别技术  22-27
    2.4.1 模拟实验情况介绍  22-23
    2.4.2 泄漏信号的时域特征分析  23-26
    2.4.3 泄漏信号的频域特征分析  26-27
  2.5 泄漏信号的数据采集及处理  27-31
    2.5.1 模数转换  28
    2.5.2 数字滤波  28
    2.5.3 信号傅立叶变换  28-31
  2.6 PDA 信号采集处理技术  31-33
    2.6.1 PDA 概述  31-32
    2.6.2 PDA 的操作系统及数据库  32-33
  2.7 GPS 定位技术  33-36
    2.7.1 GPS 构成及定位原理  33-35
    2.7.2 坐标系转换  35-36
  2.8 GPRS 无线数据传输技术  36
  2.9 本章小结  36-37
第三章声波检测定位系统需求分析  37-43
  3.1 数据库设计基本要求  38-39
  3.2 数据需求  39-42
    3.2.1 检漏声波数据格式  39
    3.2.2 GPS 数据格式  39-40
    3.2.3 GPRS 数据报文格式  40-42
    3.2.4 油田地面工程数据要求  42
  3.3 本章小结  42-43
第四章系统设计及实现  43-70
  4.1 系统的总体设计  43-44
  4.2 硬件设计及实现  44-48
    4.2.1 硬件总体结构  44
    4.2.2 传感器的选用  44-45
    4.2.3 前置放大电路的选用  45-46
    4.2.4 前置信号滤波器的选用  46
    4.2.5 PDA 选用  46-48
  4.3 软件设计及实现  48-62
    4.3.1 客户端主要功能设计与实现  48-54
    4.3.2 数据处理与实现  54-59
    4.3.3 PDA 检测信号处理程序设计  59-62
  4.4 数据库设计及实现  62-69
    4.4.1 数据结构设计-E-R 图  63-64
    4.4.2 数据库实现  64-67
    4.4.3 数据安全设计  67-69
  4.5 本章小结  69-70
第五章系统运行测试  70-73
  5.1 测试目的和范围  70-71
    5.1.1 功能测试  70
    5.1.2 性能测试  70-71
  5.2 功能测试  71
  5.3 性能测试  71-72
  5.4 测试结果  72
    5.4.1 硬件测试  72
    5.4.2 软件测试  72
  5.5 本章小结  72-73
第六章结论  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录  79-86
  附录1  79-82
  附录2  82-86

天然气管道泄漏探测系统研究与实现

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