摘要：油气长输管道，由于埋藏条件复杂、地质构造变化、管道自身腐蚀、破损等原因，在使用一段时间后各类安全问题逐渐显现。各类长输管道急需可靠、稳定的泄漏监测系统来监测管道的破裂和泄漏。
　　关键词：泄漏；安全；应急；

背景

　　随着我国石油天然气产业的不断发展，油气管道的运行工况愈发复杂，传统的负压波法、流量平衡法等管道泄漏监测手段已无法满足管道业主方关于报警准确度、漏点定位精度等方面的要求。在这样的情况下，次声波泄漏监测系统（Acoustic Leak Monitoring System，简称ALMS）受到了各方的重视，并不断扩大其应用范围。

1什么是次声波

　　次声波普遍存在于大自然中的。把声音按照频率分类，频率20Hz~20kHz的声波称为可听波；频率20kHz~1GHz的声波称为超声波；频率大于1GHz的声波称为特超声或微波超声，而频率小于20Hz的声波叫做次声波。通过对管道泄漏特性的研究发现，泄漏瞬间会产生各种频率的声波信号，其中频率小于10Hz的次声波信号特别适合用于管道泄漏监测。其具有波长长、穿透力强和传输衰减小的特点，这样的频率在海洋里传播数千公里，都可以被有效的监测到。

2次声波管道泄漏监测系统

2.1工作原理
　　在被监控管段两端安装次声波传感器阵列，传感器接收到的管内次声波信号通过电缆传给声学监测终端　　ASU（Acoustic Smart Unit），ASU将模拟次声波信号转换为数字信号，通过时间同步、噪声抑制、干扰抵消和模拟识别等处理，判断是否出现泄漏，并确定接收到泄漏次声波信号的时刻。ASU将通过网络将泄漏监测状态信息传输给泄漏监测服务器，泄漏监测服务器根据次声波传播速度、管段信息及管段两端传感器接收到泄漏次声波的时间差，计算泄漏位置。

2.2系统组成

　　ALMS次声波管道泄漏监测系统主要设备由声学监测终端ASU、泄漏监测服务器和显示终端组成。
　　ASU终端主要功能是采集次声波信号并传输到泄漏监测服务器，安放在站场或者阀室、控制室，能够采集管道内流体内传播的次声波信号，经过信号调理，GPS同步，然后转换成数字信号，通过先进的信号处理算法判断该声波信号是否为泄漏信号。ASU终端还具有自检功能，能够实时的将传感器、GPS等设备的工作状况进行显示。ASU终端包括次声波传感器、GPS和信号处理机等部件。
　　泄漏监测服务器主要完成将不同地点的ASU数据进行汇聚，系统软件与ASU通信，建立并维护各ASU的通讯信道；利用各GPS时钟信号对其发送的数据进行精确时间同步。系统软件处理和识别各ASU的次声波数据，判断管道是否发生泄漏。依据管网的拓扑结构以及次声波信号到达各ASU的时间差，计算泄漏位置。系统保存各个ASU传送来的原始数据以及中间数据，以便进一步分析处理。管道泄漏发生的时间、地点等关键信息保存在数据库中，程序重新启动后泄漏信息仍然保留。
　　泄漏监测显示终端运行人机界面，人机界面显示管道走向，在管道上显示安装ASU的监控节点位置。发生泄漏时，系统发出声音报警，并在管道泄漏的位置显示泄漏图标，同时在监控画面的泄漏信息栏上标明泄漏时刻、泄漏位置等信息。
系统软件具有自动诊断功能，能够对断电自启动，通信链路、声波采集、GPS等模块进行自动诊断、报警、提示。人机界面可查看系统的具体参数，如果系统工作不正常可以自检故障位置和原因。

2.3系统功能

　　当管道泄漏发生后，时间就是生命 ，既要及时、快速的处理泄漏点，又要避免次生灾害的发生。北京华科合创科技发展有限公司在研发ALMS次声波管道泄漏监测系统伊始便确定“发现问题，并解决问题”这样闭环解决方案的开发方向。所以在系统软件中除了对管道内次声波的处理、分析、算法等计算和定位手段外，特别引入了：
　　地理信息系统（GIS系统---Geographic Information System）：基于地理信息系统的泄漏点定位功能，可以通过二维或三维地图的方式显示泄漏点及周围的地形、地貌、道路、人口分布等。
　　道路导航功能：泄漏信息会显示在手持防爆终端上，指引巡检人员快速到达现场。
　　实时通讯功能：人员可根据现场情况，使用手持防爆终端对现场拍照、录音、录像，或启动实时视频功能，与调度中心、应急指挥中心取得联系，实时汇报、传输现场情况。
　　应急管理功能：系统基于统一的数据传输网络和统一的数据仓库，将泄漏点的周边地理情况、人口情况、救援力量分配情况、结合实时通讯传输的现场灾害情况等信息整合在统一的信息化管理平台，实现“生产管理实时监控、安全隐患及时预警、风险分析提前预知、事故处置智能指挥”，为用户提供决策支持。在确认现场情况后，系统自动生成应急方案，协助指挥。
　　这样就从发现泄漏、计算泄漏位置、找到泄漏点、反馈现场情况、根据现场情况启动相应的应急预案，调配应急资源、到辅助决策，这样的一个闭环管理中。同时，系统兼具培训、模拟仿真功能，为培训、考核提供支持。