输油管道泄漏检测中的信号处理探讨

　　摘要作为如今最为重要的能源物质，油气的运输方式主要为管道运输，这种运输方式不仅安全，而且快捷、方便。但是，由于自然及人为等因素的影响，管道运输过程中泄漏事故屡屡发生，若得不到及时处理，不仅将会浪费大量的能源，还可能造成十分重大的安全及污染事故。因此，本文重点针对输油管道泄漏检测方法及其信号处理进行了探讨，希望能为相关领域的研究提供参考。

　　关键词输油管道；泄漏检测方法；信号处理

　　中图分类号TE832文献标识码A文章编号1674-6708（2013）99-0085-02

　　管道运输同公路、铁路、水路、航空运输共同构成五大运输工具，也是石油及天然气的主要运输方式。因此，一旦其运输过程中存在泄露将会直接导致自然资源发生浪费，并对环境造成极大的污染，危害人们的生命健康安全。由此可见，对于管道泄漏信号进行检测及处理十分重要。

　　1输油管道泄漏的检测方法分析

　　自上个世纪末以来，通过不断研究，输油管道泄漏检测技术已经由传统的人工分段沿管线巡视发展成为复杂的软、硬件相结合的检测方法，管线泄漏检测及定位的灵敏度及准确度有了大幅度的提高。有关输油管道泄漏检测方法有很多种类，下文简单进行介绍。

　　1.1负压波法

　　当输油管道发生泄漏时，泄漏处由于流体物质的损失而导致局部流体的密度大幅减小，并产生瞬时压降及速度差，且瞬时压降能够以声速向泄漏点的上、下游分别进行传播。可采用传感器对特点瞬态压降波形进行捕捉，可对泄漏点进行确定。以负压波为基础的泄漏检测及定位方法主要包括小波变换法、相关分析法以及时间序列分析法等等。其中，小波变换法是一种基于时间-尺度的分析方法，其是一种较为灵敏及准确的泄漏检测法，无需流量信号，无需进行管线数学模型的建立，是本文重点研究的一种泄漏检测方法。

　　1.2质量平衡法

　　该法主要是以管道中流体流动过程中的质量守恒关系为基础，在无泄漏情况下，进入管道的质量流量同流出管道的质量流量相当，而当泄漏达到一定程度时，入口同出口之间就形成较为显著的流量差。通过对管道内多点位输入及输出流量进行检测，可对管道泄漏程度及大致位置进行确定。此法较为直观和简单，但容易造成误检。

　　1.3实时模型法

　　该法是近些年来研究较多的泄漏检测方法，其主要是以瞬变流的水力及热力模型为依据对管线内的流体速度、密度、粘度及压力等参数变化进行分析，从而构建管道的实时模型，并在某边界条件下对管内的流场进行求解，而后将计算值同管端实测值进行比较。若实测值同计算值偏差超过一定范围时，则认为其产生了泄漏。

　　此外，还有统计决策法、压力梯度法、应力波法及声波法等管道泄漏检测方法，这些方法均各有长短，应根据实际情况进行使用。下文针对小波变换法对输油管道泄漏检测中的信号处理进行分析。

　　2小波变换法在输油管道泄漏检测信号处理中的应用

　　2.1小波变换法的消噪原理

　　可将被噪声污染的观测信号表示如下：x（i）=f（i）+σe（i）；i=1，2，，，N

　　其中，x（i）-含噪测量信号；f（i）-期望的真实信号；e（i）-独立同分布的高斯白噪声；σ-噪声水平；N-信号长度。

　　为了从含噪信号x（i）中对信号进行处理，将真实信号f（i）进行还原，可利用噪声同信号在小波变换下特性的不同，通过处理小波分解系数实现信号同噪声的分离。通常而言，实际应用过程中，有用信号常为低频信号或较为平稳的信号，而噪声信号通常为高频信号。因此，可先对含噪声的信号进行小波分解，可将其分解为高频部分与低频部分，然后将低频部分再次分解为高频部分与低频部分，依次类推，即可得到任意尺度的低频系数与高频小波系数。经小波分解后，有用信号的小波变换系数要大于噪声的小波变换系数，因此，可找到合适的K作为阈值，一旦小波系数小于K时，可认为此小波系数主要由噪声引起，而当小波系数超过该阈值时，可认为此时的小波系数是由信号引起的，即实现了信号的处理及信噪分离。