高精度實時監測輸油管道漏失報警系統G300設計

趙璐 熊森 賈先

近年來，油田打孔盜油、腐蝕穿孔等輸油管道泄漏事故頻繁發生，由此帶來了經濟損失及環境污染的嚴重后果，為此進行了輸油管道的在線監測系統研究。研制的G300管道泄漏監測報警定位系統采用自適應濾波算法和現代數字信號處理技術、模式識別算法，極大地提高了定位精度，降低了漏報率和誤報率。可針對所監測管段全天候實時監測，對管道運行中發生的泄漏等異常事件進行報警、定位。與GPS為核心的定位導航系統及精確的管道電子地圖相結合，可及時準確找到泄漏現場，使管道泄漏損失降到最低。試驗結果表明：最小泄漏孔徑為3 mm，泄漏點平均定位精度小于10 m，泄漏報警時間小于15 s，沒有出現漏報情況。研制的系統可為油田輸油管道的在線監測提供技術支撐。

管道漏失報警系統；流量平衡；壓力波；次聲波；泄漏定位

Design of G300 High-Precision Real-Time Monitoring and Alarm

System for Oil Pipeline Leakage

In recent years，oil pipeline leakage accidents resulted from perforating to steal oil and corrosion perforation have occurred frequently in oilfields，resulting in serious economic losses and environmental pollution.Therefore，an on-line monitoring system for oil pipeline was studied.The G300 pipeline leakage monitoring and alarm positioning system developed in the paper adopts adaptive filtering algorithm，modern digital signal processing technology and pattern recognition algorithm，greatly improving positioning accuracy and reducing missed and false alarm rates.The system can monitor the monitored pipeline section in real time and any kind of weather，and provide alarms and location for abnormal events such as leaks that occur during pipeline operation.Combined with positioning and navigation system that takes GPS as the core and precise pipeline electronic map，the system can timely and accurately locate the leakage site，minimizing pipeline leakage losses.The test results show that the minimum leakage aperture is 3 mm，the average positioning accuracy of the leakage point is less than 10 m，the leakage alarm time is less than 15 s，and there are no missed reports.The developed system provides technical support for on-line monitoring of oil pipelines of oilfields.

pipeline leakage alarm system；flow balance；pressure wave；infrasound wave；leakage positioning

0 引 言

管道運輸作為常見的油氣運輸方式，具有運輸量大、安全節能等特點。“十四五”時期我國油氣管網將全面實現物理互聯互通，預計到2035年我國還將新增天然氣管道建設總里程約6.5萬km，新建原油管道約2 000 km，成品油管道約4 000 km。

管道輸送具有高壓、易燃及易爆的風險，對長輸管道的安全管理非常重要。泄漏是長管道運輸中最重要的安全隱患，容易導致火災、中毒和爆炸等嚴重事故［1-2］。輸油管道的鉆孔偷油、腐蝕穿孔都會造成頻繁泄漏事故，以此帶來生產經濟損失和環境嚴重污染。先進的管道在線監測技術可以及時發現泄漏，迅速采取措施，從而大大減少盜油、漏油事件的發生，產生良好的經濟效益［3］。因此，研發出具有特色的高精度實時管道泄漏報警系統勢在必行。

1 研究背景

1.1 國內外研發現狀

當前，國內外研發輸油管道漏失報警系統的廠家眾多，國外主要的制造商有英國ATMOS公司［4］、美國ASI公司等。核心技術是通過選用流量計和壓力變送器配合相關算法判斷泄漏和確定其位置［5-6］。這類產品在國內的吐哈油田、勝利油田、塔北氣田均有部分使用。由于產品價格較高且沒有針對國內的特殊需求進行定制，致使在國內各大油、氣田未能推廣普及。

國內主要的制造商有陜西西安佳暉科技有限公司、河北廊坊市藍德采油技術開發有限公司、上海貝加萊工業自動化有限公司、北京中計新業科技發展有限公司等。國內廠家多在采用流量計、壓力變送器的基礎上增加了次聲波傳感器，以實現泄漏報警、定位。在泄漏判斷和定位方面，國內產品與進口產品存在較大差距，技術研發及產品性能仍需進一步提高［7］。國內外3家系統技術性能對比如表1所示。

1.2 管道泄漏檢測與漏點定位方法

1958年，第一條長輸管道克-獨線的建成使我國長輸管道建設進入了新的發展時期。國內管道石油運輸發展了60多年，泄漏檢測技術的研究起步于20世紀90年代，總體上處于國外引進、研制開發的階段。鑒于國內在該領域已有的技術水平［8-9］，利用綜合檢測技術能夠解決石油管道的實時監測、泄漏報警等問題，歸納起來較為成熟的技術主要有以下3種［10-11］。

（1）流量平衡法。這種方法將流量計安裝在長輸管道的入口和出口處，實時檢測和記錄進、出口流量，并定時對比。當檢測到兩邊產生流量差時，立刻報警。該方法的不足之處是不能準確定位泄漏點位置。當泄漏發生時，則需要花費大量的時間，依靠人力查找出泄漏點。

（2）負壓波法。當輸油管道發生泄漏時，由于管道內外的壓差，泄漏點處流體迅速流失，壓力下降，泄漏點兩邊的油液在壓差作用下向泄漏點處補充。該過程依次向上、下游傳遞，泄漏點處產生了以一定速度傳播的負壓力波。根據泄漏時產生的瞬時壓力波在上下游管道傳播的時間差和管內壓力波的傳播速度計算出泄漏點的位置。

（3）次聲波法。將次聲波傳感器安裝在管道出、入口處。發生泄漏時，管道的壓力平衡被破壞，導致管道中液體彈性釋放而引發瞬時聲波震蕩。聲波從泄漏點沿著管道流體以聲速向兩側擴展，此時次聲波傳感器檢測到聲波信號。管道泄漏監測系統對傳感器獲得的聲波信號進行處理，消除管道的噪聲并抑制其在該過程中產生的干擾。實時篩選、分析聲波信號，確定是否發生泄漏現象。根據聲波信號到達管道兩端泄漏監測儀的時間差，計算出發生泄漏的具體位置。

2 G300管道泄漏報警系統設計

2.1 系統工作原理

該管道泄漏監測報警定位系統是以次聲波法、負壓波法、流量平衡法3種原理綜合分析、判定的報警、定位系統［12-13］。該系統在負壓波法和流量平衡法的基礎上增加目前最先進的次聲波技術，采用先進的自適應濾波算法和現代數字信號處理技術、模式識別算法，極大地提高了定位精度，是多學科交叉融合技術的系統，其可靠性和準確性得以提高。該系統能夠實現對所監測管段全天候實時監測，對管道運行過程中發生的泄漏等異常事件進行報警、定位，靈敏度、定位精度高。結合GPS為核心的定位導航系統及精準的管道電子地圖，管理部門可以及時準確地定位泄漏現場位置，降低因管道泄漏等異常事件造成的經濟損失［14］。

該G300管道漏失報警系統以數據曲線界面作為可視化管理的基本操作界面，形象地為生產管理人員提供管道運行數據，對泄漏等情況及時報警，提供定位信息，及時記錄存儲。通過查詢界面可以任意查詢各管道運行歷史數據、報警記錄等信息。

2.2 系統整體結構

輸油管道漏失報警系統主要由數據采集系統、數據通信系統、終端分析處理系統3部分組成［15］。系統結構框圖如圖1所示。

2.2.1 數據采集系統

安裝在首、末站的數據采集系統高速采集2站所需數據，實時接收管道運行中產生的異常次聲波、流量及壓力信號，進行預處理、壓縮及打包后通過通信系統單元發送到終端處理系統。該部分由傳感器、GPS模塊、同步采集卡、工控機及采集軟件等組成。

2.2.2 數據通信系統

數據通信系統包括有線通信（電話或網絡）或無線通信（數傳電臺、5G移動網絡、無線網絡），將數據采集系統預處理后獲得的數據準確、高速地傳送到終端處理分析和報警系統。

2.2.3 終端分析處理系統

終端分析處理系統對接收到的首、末站信息進行分析、處理計算，確定泄漏時間、位置和泄漏量，并迅速發出聲、光報警提示。系統界面友好，可實時顯示所監測管道段壓力、流量曲線和數據，在首、末站同步進行GPS采集通信。

2.3 系統主要功能

系統主要滿足以下功能特點：

（1）采用多種方法相結合的監測判斷方法，確保系統的高可靠性、高精準度。

（2）實現24 h實時監測，管道運行數據同步顯示，并以數字和曲線方式呈現。

（3）60 s內對管道發生泄漏或異常事件發出聲光報警，提示并給出具體泄漏位置。

（4）電子地圖顯示簡明、清晰、精準。

（5）通信方式靈活，根據現場情況選擇有線和無線2種方式。

（6）管道運行數據、報警、操作記錄永久存儲，隨時可查詢，便于管理。

（7）系統界面友好、操作簡單，便于現場人員使用。

（8）系統具備遠程訪問功能，可異地進行查詢及系統維護（用戶允許的情況下）。

3 系統的硬、軟件及算法設計

3.1 系統硬件設計

針對系統的功能，對系統的硬件進行了設計。選用了合適型號的機柜、工控機、顯示器、多功能采集卡、4G DTU、GPS、壓力傳感器、流量傳感器及聲波傳感器等搭建輸油管道漏失報警系統的硬件系統。主要的硬件設備及儀器儀表如表2所示。

3.2 系統軟件設計

3.2.1 概述

該系統對輸油管道進行24 h實時監控，及時反映各管道壓力變化、次聲波變化、累計流量、瞬時流量和溫度等參數。如果發現盜油、漏油等異常情況，第一時間報警，系統將自動保存異常壓力曲線和各種參數在數據庫中，以便隨時查看、分析、打印。系統定位顯示漏失點的電子地圖。根據現場的需求，本系統具有值班管理、事件記錄及查看等功能。

3.2.2 模塊結構

針對輸油管道漏失報警系統的功能，設計了該系統的軟件模塊結構，系統的軟件模塊結構如圖2所示［16-17］。

系統的軟件各模塊功能如下：

（1）系統參數初始化。硬件初始化，包括IO口、AD采集、定時器參數等。

（2）GPS同步。通過GPS授時模塊的精確授時功能，同步工控機的系統時間，從而滿足系統精確定位算法的要求。

（3）數據采集、分析。采集卡實時、高速采集壓力變送器、次聲波傳感器和流量計的信號，并給實時數據打印上時間標簽；對實時數據的數據類型進行分析，通過負壓波法、次聲波法、流量平衡法對管線是否泄漏進行判斷。

（4）數據交換。主要實現實時數據狀態曲線的展示、網絡傳輸狀態的監控、用戶操作記錄的保存、數據的統計、用戶權限的分配等。

（5）異常數據存儲。由于數據量比較大，所以需要將采集到的數據實時存儲到工控機上，包括瞬時流量、管線壓力、次聲波信號和數據采集日期等，方便現場問題查找和維護。

（6）用戶操作。用戶在操作界面上可任意查詢各種管道運行歷史數據、報警記錄等信息。

3.3 系統處理算法設計

3.3.1 流量計信號處理算法

該系統的流量處理算法綜合了瞬時流量、累計流量處理算法。

（1）瞬時流量處理算法。將管道兩端同一時刻的瞬時流量采集值相減得到差值，根據時間點采用概率統計方法找出在無泄漏和調閥的情況下差值的一個合理范圍，將最大值設為閾值。最后，將每次差值與閾值進行比較，如果50個樣本點的差值分布在閾值范圍外的概率在80%以上，則可判定管道出現泄漏，進而結合壓力波曲線進行綜合判斷。

（2）累計流量處理算法。當瞬時流量處理算法不能準確地判斷緩慢泄漏時，則需要借助累計流量進行判斷。對管道兩端的累計流量進行實時采集，正常情況下兩端的差值應該接近于0。因流量計精度誤差，所以實際情況下累計流量差值通常不是0。統計不泄漏累積流量差值的概率分布，找出正常的閾值范圍。如果兩條曲線之間的距離越來越大，就能判斷存在泄漏，再結合壓力波參數就可以確定是緩慢泄漏或突發性泄漏。

該輸油管道漏失報警系統G300設計中使用的流量法算法的基本原理為入口流量和出口流量平衡。但由于儀表偏差、管道膨脹等因素的影響，在管道正常運行過程中往往導致入口流量和出口流量無法達到平衡狀態。現場實際流量如圖3所示。在管道實際運行過程中，入口流量和出口流量通常處于不平衡的狀態，如果僅利用現場儀表的流量差對管道是否發生泄漏進行判斷，就需要將儀表靈敏度大幅度降低才能減少系統的誤報警次數。

系統在對流量表進行處理之后的儀表示意圖如圖4所示。通過數學算法上的處理，結合降噪濾波的技術方法，可以大幅度提高系統的靈敏度，同時降低系統的誤報警的次數。

系統使用的流量平衡算法是真正意義上的流量平衡算法，并且能夠不通過人工判斷自動報警并定位。系統使用的流量平衡法可對管道的工況進行如下2個階段的處理。

（1）穩態工況處理。系統在進行流量平衡計算的過程中，通過參數的配置，會自動對現場的儀表偏差進行糾正和補償；通過模型的計算，對管道變形造成的管容變化進行補償；通過概率統計分析的原理，結合流量的不平衡，對管道可能發生異常的概率進行計算，當發生概率大于99%時，系統自動進行報警。

流量計實際誤差與糾正后的誤差分布如圖5所示。圖5中上方圖展示了在系統對現場數據進行采集后，自動計算的流量計量的偏差；下方圖則展示了經過參數調整后，將流量計計量偏差調整成線性關系的圖形。

（2）瞬態工況處理。當管道處于瞬態情況下流量不平衡狀態時，通過增壓和降壓的仿真模型計算，可對該類不平衡進行補償，從而確保即使管道處于瞬態時發生泄漏，依然能夠被快速發現并定位。圖6為流量平衡分析界面圖。圖7為流量平衡算法處理流程圖。

通過算法的分析，判斷出壓力波的傳播方向、音波的頻率特質、壓力波的變化強度及管道流量平衡的特性，區別管道工況與泄漏工況的不同。當管道發生泄漏時，生成泄漏報警，并且確定泄漏位置。在報警事件發生之后，軟件將報警信息通過OPC協議傳遞至人機界面進行顯示。

3.3.2 壓力波信號處理算法

系統中的壓力變送器快速反應管道系統壓力變換，采用NI公司的6210采集板采集壓力信號，同時再打上時間標簽，壓力原始信號如圖8所示。原始波是含有泄漏信號、環境噪聲等信號的混合波形。波形呈現雜亂無章，無法直觀的反應泄漏信號的特征［18］。

為了更好地分析原始壓力波，通過快速傅里葉變換（FFT），在頻域對原始壓力波信號進行分析。FFT的計算公式為：

式中：x（n）為輸入的離散數字信號頻率序列；WN為旋轉因子；X（k）為一組k個點組成的頻率成分相對幅度。

一般情況下，假設x（n）來自低通采樣，采樣頻率為fs，那么X（k）表示了從-fs/2頻率開始，頻率間隔為fs/N，到（fs/2）-（fs/N）截止的N個頻率點的相對幅度。因為離散傅里葉變換（DFT）計算得到的一組離散頻率幅度實際上只在頻率軸上呈周期變化，即X（k+N）=X（k），所以任意取N個點均可以表示DFT的計算效果。負頻率成分比較抽象，難于理解，根據X（k）的周期特性，于是又可以認為X（k）表示了從零頻率開始，頻率間隔為fs/N到（fs/2）-（fs/N）截止的N個頻率點的相對幅度。通過FFT得到原始信號的頻譜特性曲線，如圖9所示。

通過波形頻譜特性找到泄漏信號特征，構造帶通數字濾波器，擬采用橢圓濾波器。橢圓濾波器具有通帶等紋波，阻帶下降快等特點，幅值響應在通帶和阻帶內都為等波紋。對于給定的階數和波紋要求，橢圓濾波器能獲得較其他濾波器較窄的過渡帶寬，因此，橢圓濾波器最優。其關于復頻jΩ的振幅平方函數為：

式中：RN（x） 是雅可比（Jacobi）橢圓函數；ε為與通帶衰減有關的參數；Ω為截止角頻率，rad/s；Ωp為抽樣角頻率，rad/s。

在構建橢圓濾波器時需要確定如下濾波器參數：橢圓濾波器最小階數，橢圓濾波器通帶截止角頻率，橢圓濾波器阻帶起始角頻率，通帶波紋（dB），阻帶最小衰減（dB）。這5個參數的給定就可以確定濾波器的階數。通過橢圓帶通濾波器對原始信號進行濾波，信號重構后的波形如圖10所示。根據圖10就能更好地分析出有無泄漏信號。次聲波也采用相同的方法進行處理、判斷。

該系統設計中使用的壓力波檢測算法中數據采集單元直接采集現場數據的模擬量信號，并在本地進行濾波和降噪的處理。數據采集單元將本地信號處理完畢后，通過網絡上傳至泄漏檢測中心站服務器，從而提供數據以備系統對信號進行分析。泵和其他外界壓力信號的影響會在第一步就從系統中被移除。圖11為包含泄漏的原始壓力信號。圖12為系統處理后的信號。

針對數據采集單元處理的原始數據信號，本系統通過將管道兩端的這些信號合并分析，生成3D（壓力、時間、位置）壓力圖形，如圖13所示。根據圖13可以明顯判斷白圈內為泄漏點。圖14為3D圖形界面。

3.3.3 音波信號數據處理算法

音波是由壓力在介質中不停地變化而產生的。由于壓力在介質中震動的頻率不同，當發生泄漏時，壓力震動較大，所以在聲學強度上產生強點，即杜比強度。音波法通過檢測該杜比強度與正常工況時的杜比強度的差異來判斷泄漏。

圖15為音波傳感器的處理過程。現場采樣設備采集到現場信號之后，通過音頻模塊進行處理，其系統只能輸出音頻信號。

系統將次聲波法作為一種算法判斷管道是否發生泄漏，但并不將次聲波法作為唯一的方法判斷管道是否發生泄漏。

3.3.4 泄漏點定位處理算法

泄漏點定位精度的影響因素主要取決于聲速變化、管長是否準確、兩端系統時間是否同步［19-20］等3個方面，具體內容如下：

（1）聲速。單端采用雙壓力計安裝方式，可實時校正聲速，保證聲速的準確性和精度。

（2）管道長度。對客戶提供的管道數據進行復查，確保數據正確性。

（3）同步時間。采用GPS授時模塊進行時間同步，誤差為50 ns。

針對不同類型的泄漏提供2種泄漏定位算法：TOF時差法和KL散度法。

TOF時差法主要適用于較為快速發生的泄漏。當發生泄漏時，根據泄漏產生的壓力波到達管道兩端傳感器時間的不同，結合壓力波在介質中傳遞的速度，計算出泄漏的位置。該方法的難點在對泄漏時發生壓降的時間點的確認，如果泄漏發生比較緩慢，則難以發現壓降的時間點。由于以上原因，很多產品在泄漏發生較為緩慢時，有可能會產生無法定位，或者定位誤差非常大的定位錯誤。

KL散度法泄漏定位的計算公式為：

X=（L+α·Δt）/2（3）

式中：L為管道的長度，m;X為泄漏位置，m;α為壓力波在介質內傳遞的速度，m/s；Δt為壓力波傳遞到管道兩端壓力傳感器的時間差，s。

圖16為泄漏定位示意圖。KL法為當泄漏發生變化時，根據壓力、流量在該時刻的變化，結合管道的摩阻系數計算出發生泄漏的位置。縱坐標表示出、入口壓力的pout、pin變化，橫坐標表示管道長度L。黑色線顯示管道泄漏前出、入口的流量Fout、Fin變化曲線，紅色線顯示管道泄漏后出、入口的流量F′out、F′in變化曲線。

3.3.5 站內動閥或其他操作引起壓力波的判斷

采用上述的波形處理技術對壓力波進行處理，首末段安裝固定距離的壓力變送器，對壓力波進行分析，以判斷壓力波的方向。如果是管道外動閥或其他操作引起的壓力波，就將其剔除，不報警。

4 工地實測分析

4.1 試驗裝置

為測試G300管道泄漏報警系統的性能，搭建了一套系統測試試驗裝置。試驗管道基本參數為：管道長度約260 m，管徑65 mm，設計壓力0.2 MPa，運行壓力不高于0.4 MPa。根據試驗要求，可以進行水、成品油等液體的管道泄漏監測試驗［21］。

為進行泄漏監測試驗，在管道中設置了一個U形爬坡，并在管道長度為160和170 m處分別設置了2個泄漏點。泄漏點的大小可以通過手動閥的閥門開度大小控制。試驗裝置如圖17所示。

4.2 試驗方法

設計了4個試驗，分別驗證該高精度實時監測管道漏失報警系統G300的使用性能。

4.2.1 波形處理算法驗證試驗

通過分析試驗數據波形，確定相關濾波算法，經過試驗測試驗證濾波算法的效果。該試驗要求在室外環境溫度20 ℃，標準大氣壓下進行。試驗方法如下：

①打開管線泄漏監測軟件，采集管線運行相關數據；

②開啟管線A泄漏點5 s，監測30 s的數據;

③打開軟件傅里葉變換模塊，分析泄漏后數據的頻域特性;

④選擇軟件濾波器，將泄漏波頻率以外的波形全部濾除掉;

⑤將濾波后的波形進行保存;

⑥重復步驟④和步驟⑤，將不同的濾波器濾波后的波形保存、對比。

通過試驗，得到了幾組原始數據曲線，經過濾波后得到了濾波數據曲線。圖18為試驗中的一組原始數據曲線和濾波后數據曲線。將不同濾波器濾波后的效果圖進行對比、分析，找出泄漏波峰最明顯的波形，此為最優濾波算法。

對比圖18中的多組原始數據曲線和濾波后數據曲線得出，從濾波后的波形可以很好地找出泄漏波，以滿足設計要求。

4.2.2 首末站時間同步性試驗

通過相關試驗驗證首末站的采集時間是否同步，如果不同步會造成很大的定位誤差。該試驗要求在室外環境溫度20 ℃，標準大氣壓下進行。試驗方法如下：

①打開管線泄漏監測軟件，采集管線運行相關數據；

②用一根鐵棒同時擊打首末站的水聽器，每次連續擊打3下，中間間隔大于1 s;

③查看系統軟件上首末站的水聽器數據曲線;

④通過軟件對比、分析同一時刻的水聽器擊打后產生的波形;

⑤通過對比、分析，尋找同一時刻2個水聽器的波峰時間差。

通過試驗，得到了幾組同步性試驗數據曲線，如圖19所示。從圖19可見，分析2個波峰的時間差小于30 ms，故判斷系統采集端同步滿足要求。

經過數據曲線分析、判斷可以看出，2個波峰的時間差為25 ms，滿足設計要求。

4.2.3 系統報警靈敏度試驗

通過試驗驗證系統可以檢測最小泄漏孔徑。該試驗要求在室外環境溫度20 ℃，標準大氣壓下進行。試驗方法如下：

①控制泄漏點處的手動閥開度，首先閥開度開1/2;

②觀察系統軟件是否報警并定位;

③重復步驟①和②，每次的閥開度減小最大開度的1/8;

④直到系統監測不到泄漏波為止;

⑤記錄可以檢測的最小泄漏孔徑。

通過試驗，得到多組閥大體在1/10開度，相當于泄漏孔徑3 mm左右時的泄漏波形曲線，如圖20所示。系統監測到的泄漏波形對應的最小泄漏孔徑就可用來報警和定位，即判定其為可以檢測的最小泄漏孔徑。

分析試驗數據可以得出，在系統監測到的幾十次管道泄漏中，最小泄漏孔徑為3 mm。

4.2.4 系統泄漏定位精度試驗

通過分析試驗可驗證系統對泄漏點的定位精度。該試驗要求在室外環境溫度20 ℃，標準大氣壓下進行。試驗方法如下：

①開啟泄漏點A（距首站160 m）和泄漏點B（距首站170 m）的手動閥開度模擬管線泄漏；

②每次開啟泄漏后通過系統軟件對其定位，并顯示出來；

③重復開啟泄漏點進行測試，并記錄每次的定位位置。

通過試驗，得到多組泄漏定位波形圖如圖21所示。根據泄漏報警定位信息，用此定位的數據減去泄漏點的真實定位數據，其最大值就是定位精度值。

通過試驗對A、B點的泄漏定位精度進行監測分析，得到A、B這2點的泄漏定位精度，數據如表3所示。由表3可以得出，目前系統在試驗裝置上的定位精度可以達到12 m。

5 結 論

（1）G300管道泄漏監測報警定位系統在負壓波和流量平衡法的基礎上增加了目前最先進的次聲波技術，是集成多學科技術的管道泄漏監測定位系統，其可靠性和準確性從根本上得到了提高。

（2）系統檢測到的管道泄漏靈敏度（最小泄漏孔徑）為3 mm；系統泄漏點平均定位精度小于10 m，最大定位誤差小于15 m；在所有的管道泄漏試驗中，反應速度快，泄漏報警時間小于15 s。

（3）該系統針對所監測管段全天候實時監測，可對管道運行中發生的泄漏等異常事件進行報警、定位，具有很高的靈敏度和定位精度。與GPS為核心的定位導航系統及精確的管道電子地圖相結合，可以使管理部門及時準確找到泄漏現場，使管道泄漏等異常事件造成的損失降到最小。

（4）先后進行了100次以上的泄漏報警測試，靈敏度、定位精度、最大定位誤差、系統反應速度、泄漏報警時間均達到了設計要求，沒有出現過漏報情況。

［1］ 劉迪，樊建春，劉書杰，等．氣井井下油管多點泄漏定位實驗研究［J］．中國安全生產科學技術，2018，14（5）：144-149．

LIU D，FAN J C，LIU S J，et al.Experimental study on locating multi-point leakage for downhole tubing in gas wells［J］.Journal of Safety Science and Technology，2018，14（5）： 144-149.

［2］ 孫文祥，汪坤，朱海.高壓天然氣儲運管道泄漏定量風險評估研究［J］.非常規油氣，2022，9（2）：132-139.

SUN W X，WANG K，ZHU H.The study on quantitative risk assessment of high pressure natural gas stor-age and transportation pipelines leakage［J］.Unconventional Oil & Gas，2022，9（2）：132-139.

［3］ 申成華．原油長輸管道泄漏定位關鍵技術研究［J］．當代化工，2019，48（10）：2346-2348，2352．

SHEN C H.Research on key technologies of leakage location for long-distance crude oil pipeline［J］.Contemporary Chemical Industry，2019，48（10）： 2346-2348，2352.

［4］ 靳世久，王立寧，李健，等．原油管道漏點定位技術［J］．石油學報，1998（3）：105-109．

JIN S J，WANG L N，LI J，et al.A study on leak point locating of crude oil pipelines［J］.Acta Petrolei Sinica，1998（3）： 105-109.

［5］ YANG Z，XIONG Z，SHAO M.A new method of leak location for the natural gas pipeline based on wavelet analysis［J］.Energy，2010，35（9）： 3814-3820.

［6］ XU L，ZHAO Y，BAI X Q，et al.Leakage monitoring technology of oil pipeline and its application［C］∥IOP Conference Series：Earth and Environmental Science.Philadelphia： IOP Publishing Ltd，2020： 052001.

［7］ 王立寧，李健，靳世久．熱輸原油管道瞬態壓力波法泄漏點定位研究［J］．石油學報，2000（4）：93-96，124．

WANG L N，LI J，JIN S J.Pressure wave leak point instantaneous location of crude oil heating transport pipeline［J］.Acta Petrolei Sinica，2000（4）： 93-96，124.

［8］ 郎憲明，李平，曹江濤，等．長輸油氣管道泄漏檢測與定位技術研究進展［J］．控制工程，2018，25（4）：621-629．

LANG X M，LI P，CAO J T，et al.REN Hong.A survey on long distance gas and oil leak detection and location techniques［J］.Control Engineering of China，2018，25（4）： 621-629.

［9］ 苗文成，孫秉才，許斌，等．油田集輸管道泄漏次聲波在線監測實驗研究［J］．工業安全與環保，2023，49（3）：31-36．

MIAO W C，SUN B C，XU B，et al.Research on infrasound on-line monitoring of oilfield gathering and transportation pipeline leakage［J］.Industrial Safety and Environmental Protection，2023，49（3）： 31-36.

［10］ LIU J H，MA Y J，WU Z N，et al.Real-time pressure based diagnosis method for oil pipeline leakage［J］.Journal of Shanghai Jiaotong University （Science），2017，22（2）： 233-239.

［11］ 尹淵博，袁辰，杜薈敏，等．基于擾動響應的輸油管道泄漏檢測方法［J］．振動與沖擊，2022，41（23）：43-50．

YIN Y B，YUAN C，DU H M，et al.Leakage detection method of oil pipeline based on disturbance response［J］.Journal of Vibration and Shock，2022，41（23）： 43-50.

［12］ 李歡．LD-SAKER管道泄漏監測報警定位系統應用［J］．石油礦場機械，2015（3）：83-86．

LI H.Application of LD-SAKER pipeline leakage monitoring alarm positioning system［J］.Oil Field Equipment，2015（3）： 83-86.

［13］ 郎憲明，郭穎，高文帥，等．基于超聲波聲速的流體管道泄漏點定位方法［J］．信息與控制，2020，49（5）：546-551，559．

LANG X M，GUO Y，GAO W S，et al.Leak localization method for fluid pipeline leakage based on sound velocity of an ultrasonic signal［J］.Information and Control，2020，49（5）： 546-551，559.

［14］ LUKMAN A，EMMANUEL A，CHINONSO N，et al.An anti-theft oil pipeline vandalism detection：embedded system development［J］.International Journal of Engineering Science and Application，2018，2（2）： 55-64.

［15］ 杜永軍，時婷婷，郭鳳，等．基于RFID輸油管道泄漏檢測技術的研究與探討［J］．科學技術與工程，2010，10（9）：2155-2159．

DU Y J，SHI T T，GUO F，et al.The research of leak detetion technique of oil pipeline based on RFID［J］.Science Technology and Engineering，2010，10（9）： 2155-2159.

［16］ 嚴欣明，郝永梅，顧玉明，等．Matlab 小波變換在燃氣管道泄漏檢測中的試驗研究［J］．中國特種設備安全，2016，32（6）：14-17，83．

YAN X M，HAO Y M，GU Y M，et al.Application of matlab wavelet transform in leak detection of the gas pipeline［J］.China Special Equipment Safety，2016，32（6）： 14-17，83.

［17］ WANG Y N，JIANG Z D.Application of golay codes to distributed optical fiber sensor for long-distance oil pipeline leakage and external damage detection［J］.Chinese Optics Letters，2006，4（3）： 141-144.

［18］ 廉小親，蘇維均，田黎明．基于負壓波法的輸油管道泄漏檢測定位系統［J］．計算機工程與設計，2007，28（9）：2199-2202．

LIAN X Q，SU W J，TIAN L M.Leak detection and location system for oil pipe based on negative pressure wave method［J］.Computer Engineering and Design，2007，28（9）： 2199-2202.

［19］ 劉金海，臧東，汪剛．基于Markov特征的油氣管道泄漏檢測與定位方法［J］．儀器儀表學報，2017，38（4）：944-951．

LIU J H，ZANG D，WANG G.Leakage detection and location method of oil and gas pipelines based on Markov features［J］.Chinese Journal of Scientific Instrument，2017，38（4）： 944-951.

［20］ 肖雯雯，石鑫，許艷艷，等．改進的音波泄漏檢測系統在塔河油田的應用研究［J］．安全、健康和環境，2019，19（6）：9-13．

XIAO W W，SHI X，XU Y Y，et al.The application of improved acoustic leak detection system in Tahe oilfield［J］.Safety Health & Environment，2019，19（6）： 9-13.

［21］ 吳海霞，蔣耘晨，趙顯利．運用虛擬儀器實現輸油管道泄漏監測和定位［J］．北京理工大學學報，2004，24（2）：174-177．

WU H X，JIANG Y C，ZHAO X L.Implementation of leakage detection and location in oil pipelines using virtual instrument［J］.Transactions of Beijing Institute of Technology，2004，24（2）： 174-177.