The Challenge:

　　近年來(lái)我國(guó)原油泄漏事故頻仍，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，所以需要一個(gè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　The Solution:

　　針對(duì)原油在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中泄漏，導(dǎo)致?lián)p失的問(wèn)題，天津大學(xué)基于NI LabVIEW 開(kāi)發(fā)了一套實(shí)時(shí)性較好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用NI 硬件及LabVIEW 強(qiáng)大的信號(hào)處理函數(shù)，能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地定位泄漏點(diǎn)。目前這套系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用在勝利油田和華東輸油管理局等管線，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　系統(tǒng)的總體構(gòu)成示意圖

　　原油泄漏，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重地污染了河流、泥土等自然資源。然而，在綿延幾千公里的石油管道中，檢測(cè)出原油泄漏的位置并非易事。我們迫切需要的是提高對(duì)石油管道的監(jiān)測(cè)能力，并且及時(shí)而準(zhǔn)確地定位泄漏發(fā)生的位置，以便限度地減少損失和污染程度。

　　當(dāng)前，對(duì)于管道檢測(cè)國(guó)際上已有各種成熟的技術(shù)，如壓力梯度法、超聲波檢測(cè)法等。然而國(guó)外的現(xiàn)成技術(shù)不能完全適應(yīng)中國(guó)原油輸送的特點(diǎn)，而且價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)，天津大學(xué)等多家研究機(jī)構(gòu)也在不斷研發(fā)適合中國(guó)的管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　基于LabVIEW 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言根據(jù)語(yǔ)句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是 LabVIEW 的程序模塊。

　　LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬(wàn)用表）類似的控件，可用來(lái)方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在 LabVIEW 中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過(guò)編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabVIEW 的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。

　　在中國(guó)，原油泄漏的主要原因之一是人為，通常由偷油車造成。其特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短、泄漏量較大，屬于突發(fā)事故，對(duì)此，天津大學(xué)采用了負(fù)壓力、流量聯(lián)合等判斷方法。但由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在不可避免的電磁干擾、輸油泵的振動(dòng)等，因此采集到的信號(hào)序列附加了大量噪聲，如何從噪聲當(dāng)中準(zhǔn)確地提取出信號(hào)的特征點(diǎn)是定位的關(guān)鍵。

　　"首先，因?yàn)椴煌瑮l件下的信號(hào)具有不同的特征，我們利用LabVIEW中豐富的信號(hào)處理函數(shù)對(duì)信號(hào)的特征作了深入的分析和預(yù)處理，使得系統(tǒng)能夠針對(duì)不同的信號(hào)做出相應(yīng)的處理。由于管道全線長(zhǎng)180 公里，我們采用電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，各個(gè)子站的數(shù)據(jù)都可以實(shí)時(shí)傳到中心站，線路中斷能夠自動(dòng)重新連接。主程序每一分鐘調(diào)用泄漏判斷子程序，該子程序綜合運(yùn)用負(fù)壓波法、壓力梯度法和流量差法分析采集到的工況數(shù)據(jù)，判斷是否有泄漏發(fā)生。"

　　簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大的LabVIEW 平臺(tái)

　　"作為虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，LabVIEW 在采集、分析、顯示等方面顯示出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。我們綜合運(yùn)用了數(shù)字濾波、中值濾波、頻譜分析等信號(hào)處理函數(shù)，使用起來(lái)只需連連線；小波分析軟件包也為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了很大的方便。我們僅用了兩個(gè)多月就在實(shí)驗(yàn)室完成了全部程序的編寫，并很快實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。"目前這套系統(tǒng)已經(jīng)成功地安裝在臨盤- 濟(jì)南和滄州-臨邑的兩條管線上，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在勝利油田臨盤- 濟(jì)南管線，2001 年3、4月份，共監(jiān)測(cè)到泄漏39 次，抓獲盜油車輛8 輛；在滄州- 臨邑管線，2001 年4、5 月份，共抓獲盜油車輛17輛，發(fā)現(xiàn)泄漏40多處，為國(guó)家挽回經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十萬(wàn)元。