高危管道安全防護系統(tǒng)

高危管道安全防護系統(tǒng)—如何消除管道事故

北京昊科航科技有限責(zé)任公司2015.3.20—北京1、管道安全事故案例1、2013-11-22東黃復(fù)線泄漏爆炸造成62人死亡、136人受傷，直接經(jīng)濟損失75172萬元。事故導(dǎo)致48人受處分，15人被追究刑事責(zé)任。事故的直接原因就是管道腐蝕沒有預(yù)警，如果防腐層破損就被發(fā)現(xiàn)，如果泄漏初期就報警，結(jié)果又會是如何？2、觸目驚心的管道安全損失管道安全問題的根源只有兩個：一個是人工造成的破壞，另一個是管道的腐蝕。在我國，人工造成的管道安全事故很多，具體數(shù)量和損失目前沒有準(zhǔn)確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有媒體報道，自1995年至2012年，全國共發(fā)生各類管道安全事故1000多起。腐蝕造成巨大的損失：1984年美國腐蝕損失為

美元，1989年腐蝕損失為

美元，約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4.2％。按照國際評估標(biāo)準(zhǔn)，腐蝕損失約占GDP的3％～5％，據(jù)此2013年中國的腐蝕損失至少達(dá)1.7萬億元人民幣，若加上人工破壞造成的損失，數(shù)額更大。3、高危管道安全需求分析高危管道是指一旦泄漏危害巨大的管道，這種管道微小的泄漏都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，這種小泄漏往往一般儀表和傳感器檢測不到，所以非常不容易發(fā)現(xiàn)，結(jié)果造成較長時間緩慢泄漏，發(fā)展到地面上能發(fā)現(xiàn)泄漏時，就已經(jīng)造成了地下大面積污染的巨大損失。鑒于這種情況，高危管道需要的安全系統(tǒng)是：管道局部有腐蝕趨勢就及時報警定位，即使某個焊口有沙眼微滲漏，也能及時發(fā)現(xiàn)定位，一旦管道真發(fā)生明顯泄漏，也必須及時報警定位。4、現(xiàn)有技術(shù)不適合高危管道監(jiān)測為了降低管道損失，人們研究了各種辦法：預(yù)警技術(shù)、泄漏監(jiān)測技術(shù)、管道腐蝕監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運而生。預(yù)警技術(shù)有光纖法和聲波法，這兩類都是根據(jù)振動音響預(yù)警，而泄漏或破壞管道產(chǎn)生的振動或音響并無單獨特征波形，它只是環(huán)境此類振動音響中的極小概率事件，這就從原理上決定了這類預(yù)警技術(shù)適用面非常有限，根本不適合高危管道。管道泄漏監(jiān)測技術(shù)有基于需要重新安裝傳感器的方法：比如聲波法、特種電纜法、光纖法、瞬態(tài)壓力波法；更多的是基于管道運行數(shù)據(jù)分析的方法：比如負(fù)壓力波法、壓力點分析法、流量壓力分析法、統(tǒng)計法、實時模型法、人工智能圖形識別法等等。這些方法都有特定的適用范圍，絕大多數(shù)從原理上就決定了它的特點是成本低、靈敏度低、誤報警不斷，漏報警很多、不能自動定位，人們認(rèn)為它可有可無是有道理的。雖然人工智能圖形識別法和統(tǒng)計法誤報警較少，靈敏度可以達(dá)到0.2%到0.5%的水平，但是，這對高危管道來說已經(jīng)是不允許的大泄漏了。4、現(xiàn)有技術(shù)不適合高危管道監(jiān)測管道腐蝕監(jiān)測技術(shù)有試片法和探針法、陰極保護電位監(jiān)測法，前兩種無法直接監(jiān)視需要檢測的管道，而且損壞率很高，造價昂貴；陰極保護電位監(jiān)測法數(shù)據(jù)不完整，只能在發(fā)生較大面積管道腐蝕后才報警，功能滿足不了管道安全管理的需要。國內(nèi)外大量案例證明，現(xiàn)有的預(yù)警和泄漏監(jiān)測技術(shù)使用價值都有限，這類系統(tǒng)都不適合高危管道。4、現(xiàn)有技術(shù)不適合高危管道監(jiān)測5、政府對管道安全的重視第二十三條管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期對管道進行檢測、維修，確保其處于良好狀態(tài)；對管道安全風(fēng)險較大的區(qū)段和場所應(yīng)當(dāng)進行重點監(jiān)測，采取有效措施防止管道事故的發(fā)生。對不符合安全使用條件的管道，管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時更新、改造或者停止使用。第二十四條管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)配備管道保護所必需的人員和技術(shù)裝備，研究開發(fā)和使用先進適用的管道保護技術(shù)，保證管道保護所必需的經(jīng)費投入，并對在管道保護中做出突出貢獻的單位和個人給予獎勵。

6、新發(fā)明帶來的機遇本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)管道安全預(yù)警與泄漏監(jiān)測報警的方法，對外部損害管道的事件、管道外腐蝕、內(nèi)腐蝕、局部雜散電流腐蝕、防腐層剝離腐蝕或管材機械磨損減薄都能夠及時預(yù)警，一旦突發(fā)事件變化太快來不及預(yù)警導(dǎo)致了管道泄漏，也能夠及時發(fā)現(xiàn)報警，通過在上、下位機運行核心算法軟件，處理實時和靜態(tài)數(shù)據(jù)，完成對管道安全的預(yù)警與泄漏報警工作。核心算法包括數(shù)據(jù)采集要求、異常識別器、簡化等效電路分析方法、管道外部損害與腐蝕預(yù)警定位方法、管道內(nèi)腐蝕預(yù)警和定位方法、局部雜散電流腐蝕預(yù)警和定位方法、管材機械磨損減薄預(yù)警和定位方法、管道泄漏監(jiān)測報警定位方法，這些方法的實現(xiàn)都使用了異常識別器。人們早就盼望埋地管道有輕微滲漏都能及時報警定位，管道防腐層損壞還沒有腐蝕管道就能報警定位，而本發(fā)明就滿足了這種需要！管道安全預(yù)警與防病治病過程監(jiān)測了解管道運行狀況、發(fā)現(xiàn)問題根據(jù)位置和問題狀況發(fā)出預(yù)警安全措施實施過程措施效果監(jiān)測、評價治療效果檢測、評價落實防病治病措施過程醫(yī)生對疾病苗頭提出預(yù)防建議檢查病人健康狀況、發(fā)現(xiàn)問題監(jiān)測與預(yù)警醫(yī)生與病人7、管道安全預(yù)警與泄漏報警的物理基礎(chǔ)如果G2和G2兩點間防腐層損壞，就會產(chǎn)生漏電流，假定管道上陰極保護電流是從G2往G1方向流動，則流經(jīng)G1以上的監(jiān)測點電流都會增加，因為防腐層破損是危害管道唯一可靠特征，所以報警正確，不會有誤報警，再根據(jù)G1、G2兩點間電流的變化就能用歐姆定律計算出破損點的位置。若G1、G2電流不變兩點間的電壓差增大，這就可以確定管道內(nèi)部局部腐蝕或磨損，再配合地面手持設(shè)備就能精確定位。如果管道內(nèi)部均勻磨損或腐蝕，就會出現(xiàn)較長多管段電阻的均勻上升，根據(jù)上升速度，可以對管安全運行做出預(yù)警。普通管道的強制電流陰極保護系統(tǒng)加上自動數(shù)據(jù)采集就構(gòu)成了預(yù)警系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)框架。導(dǎo)線

恒電位儀

輔助陽極地床

測試樁

參比電極接地電池保護器

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集方法預(yù)警技術(shù)傳統(tǒng)的陰極保護依靠人工跑現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，測試手段有限，發(fā)現(xiàn)問題一般都是早已出現(xiàn)的事件。實現(xiàn)計算機遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集以后，事情就有了革命性的變化，利用陰極保護數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)各種威脅就有了可能。8、安全預(yù)警系統(tǒng)與陰極保護的關(guān)系9、管道安全預(yù)警與泄漏報警的實現(xiàn)本發(fā)明為了準(zhǔn)確判斷管道保護狀態(tài)，需要構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)，采集兩類數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)組成與功能劃分：至少由n臺下位機（智能終端）和一臺上位機組成計算機網(wǎng)絡(luò)，下位機主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與回報上位機，同時負(fù)責(zé)對突發(fā)事件的監(jiān)測上報，上位機統(tǒng)一處理發(fā)出報警或控制信號。兩類數(shù)據(jù)，一類是實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，另一類是人工輸入的相對靜態(tài)數(shù)據(jù)；實時監(jiān)測數(shù)據(jù)包括陰極保護數(shù)據(jù)和管道運行數(shù)據(jù)兩類，上位機統(tǒng)一控制陰極保護系統(tǒng)通電和斷電的時間，下位機根據(jù)需要采集數(shù)據(jù)，上位機接收下位機匯報和自身采集的數(shù)據(jù)，還有人工輸入的相對靜態(tài)數(shù)據(jù)。9.1智能終端基本要求智能終端的基本要求：實時監(jiān)測管道保護電位、電流、管道溫度、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)；高可靠高輸入阻抗64級自動量程微弱信號放大器，檢測量程匹配，24位A/D轉(zhuǎn)換，保證電壓采集最高分辨力達(dá)到罕見的37納伏級；采用無線傳感器自組網(wǎng)通訊，同時支持GPRS、GSM無線通訊方式；實時采集存儲數(shù)據(jù)輪詢上傳，突發(fā)事故智能識別主動匯報；能夠有效檢測雜散電流干擾；全網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)時間同步，支持?jǐn)嚯姕y試檢測，采樣頻率達(dá)到30條/秒；低功耗設(shè)計，常規(guī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，輪詢時收發(fā)數(shù)據(jù)；穩(wěn)定可靠，全天候工作；現(xiàn)場安裝形式多樣，滿足防盜需要，測試樁形式有水泥測試樁和鋼管測試樁。高可靠太陽能電源加1個月后備蓄電池，安裝方便，免維護。9.2主機硬件配置配置信息：CPU型號：Intel酷睿i72600內(nèi)存容量：4GBDDR31333MH硬盤容量：500GB7200轉(zhuǎn),SATA產(chǎn)品類型：商用電腦配置信息：產(chǎn)品類型：LED液晶顯示器屏幕尺寸：23英寸屏幕比例：16:9分辨率：1920*1080監(jiān)控主機顯示器9.3管道安全預(yù)警與泄漏監(jiān)測系統(tǒng)軟件軟件是實現(xiàn)算法的核心，計劃以成熟的HKH泄漏監(jiān)測系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，開發(fā)管道安全預(yù)警與泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。昊科航公司的人工智能管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)是領(lǐng)先的，他找到了識別管道泄漏唯一特征，發(fā)明了自己獨有的圖形識別法，他的模糊推理與自學(xué)習(xí)功能保證了監(jiān)測系統(tǒng)保持極低誤報警現(xiàn)象的同時具有最高的靈敏度，這種泄漏監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)被多家用戶選為替代已安裝使用的各種泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，至少在目前這種不可替代的優(yōu)勢是明確的。我們專門從事管道安全技術(shù)開發(fā)已經(jīng)十幾年，開發(fā)出的HKH管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)不僅贏得了眾多用戶的認(rèn)可，也得到了國家科技創(chuàng)新資金的無償資助，獲得發(fā)明專利、實用新型專利、中美計算機軟件著作權(quán)8項，開發(fā)的熱網(wǎng)管道泄漏預(yù)警系統(tǒng)，能發(fā)現(xiàn)防腐層微小滲漏，比國外同類技術(shù)靈敏度提高了一個數(shù)量級，已經(jīng)成功的應(yīng)用到北京海淀北部開發(fā)區(qū)建設(shè)項目上。我們開發(fā)的陰極保護預(yù)警與泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，找到了管道傷害的唯一可靠證據(jù)，就是絕緣層漏電，已經(jīng)完成了仿真和實際測試，申請了發(fā)明專利，國內(nèi)多個用戶已經(jīng)對此表示了極大的興趣，我們愿意與各界朋友一起，共同開發(fā)完善好這一技術(shù)，造福于社會。9.4.系統(tǒng)預(yù)算該項目屬于量身定做產(chǎn)品，首先要編制出用戶需求文件，然后制定具體實施方案，再根據(jù)具體方案編制出預(yù)算，所以不可能像一般通用產(chǎn)品那樣提出一個明確的產(chǎn)品報價，但是，也不是完全無法評估，在考慮實施時，先可以進行如下評估：智能數(shù)據(jù)終端，就是RTU和匹配電源，都有相應(yīng)的市場產(chǎn)品可以在網(wǎng)上詢價，每個檢測樁需要一個；檢測樁的改造費用，需要考慮到在管道上增加一個引線（一般距檢測樁20米遠(yuǎn)）到檢測樁的費用；中心計算機費用；軟件用戶需求二次開發(fā)費用；安裝調(diào)試費用；后期服務(wù)費用。10、HKH管道安全預(yù)警與泄漏監(jiān)測系統(tǒng)特點將管道運行中的壓力、流量數(shù)據(jù)和陰極保護數(shù)據(jù)實時采集到計算機中，利用先進的HKH管道泄漏檢測報警定位系統(tǒng)算法，統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)處理，這樣，就構(gòu)成了HKH管道安全預(yù)警與泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，其中的預(yù)警，就是分析管道陰極保護數(shù)據(jù)，泄漏監(jiān)測，則是根據(jù)陰極保護數(shù)據(jù)和流量、壓力數(shù)據(jù)綜合處理后得出。系統(tǒng)主要特點是預(yù)警及時可靠、幾乎沒有誤報警，定位準(zhǔn)確。1、及時發(fā)現(xiàn)管道防腐出現(xiàn)的問題，將管道腐蝕處理在發(fā)生腐蝕之前，使管道壽命延長數(shù)倍，極大地降低管道維護管理費用；2、及時發(fā)現(xiàn)人為危害管道的現(xiàn)象，因為不管哪種方式破壞管道，首先總要破壞防腐層，管道陰極檢測樁就能實時監(jiān)測到數(shù)據(jù)，和其他預(yù)警方法比較，該種方法可靠性極高，具有惟一性和排他性，幾乎沒有誤報警；3、預(yù)警定位精確，最大誤差就在兩個檢測樁之間，查找非常容易；4、量身定做，每一條管道都會有一套適應(yīng)它自己特點的監(jiān)測系統(tǒng)；5、為研究使用人員提供各種數(shù)據(jù)報告，方便管理和學(xué)術(shù)研究；6、保證安全生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造最大經(jīng)濟效益。11、管道安全預(yù)警驗證系統(tǒng)案例驗證系統(tǒng)案例是一條在公司院內(nèi)建設(shè)的模擬5km管道預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)不間斷運行，可隨時抽查預(yù)警靈敏度和定位精度，辦法是預(yù)留引出線，將該引出線接大地就相當(dāng)于管道絕緣層破損，監(jiān)測靈敏度達(dá)到1mm接觸面積，定位誤差最大3米。系統(tǒng)供電電源采用了太陽能電源，數(shù)據(jù)傳輸采用了傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了生產(chǎn)管道（不含管道內(nèi)腐蝕）預(yù)警監(jiān)測的全部功能。除此之外，驗證系統(tǒng)還用于模擬各種復(fù)雜電磁環(huán)境干擾狀態(tài)下預(yù)警系統(tǒng)的可靠性及其影響，這種模擬實驗對工業(yè)現(xiàn)場安裝使用非常重要。12、HKH管道安全預(yù)警系統(tǒng)的適用范圍13、北京昊科航公司簡介

北京昊科航科技有限責(zé)任公司，2001年成立于北京中關(guān)村科技園區(qū)。十幾年以來一直是北京市科委認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè),一直致力于管道泄漏監(jiān)測與安全預(yù)警技術(shù)綜合解決方案和相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)。該系統(tǒng)獲得《國家發(fā)明專利》、《中國及美國知識產(chǎn)權(quán)》、《全國科技成果》、《專利技術(shù)國際交流選項推薦項目》、《中國發(fā)明家優(yōu)秀展示項目》、《中國民營企業(yè)軟件金獎》、《北京市火炬計劃項目》。公司以先進技術(shù)推進國際交流與合作，HKH系統(tǒng)軟件獲得美國版權(quán)證書，是“中美政府指定的-----千家中美中小合作企業(yè)”，是中國唯一參加歐盟工業(yè)管道安全技術(shù)合作的企業(yè)，是首都科技平臺組成單位，多年來一直與中科院、多家高校、航天、航空等部門保持密切合作關(guān)系。公司總經(jīng)理：陳久會公司辦公樓

北京昊科航公司簡介北京昊科航公司簡介?北京昊科航公司是唯一參與工業(yè)管道安全技術(shù)研究國際合作的中國企業(yè)。?這里展示的照片是2008年北京會議上各國專家合影，圖中右2是本公司陳總。國際交流合作北京昊科航公司簡介?考察結(jié)束后，歐