泄漏檢測方法綜述

王飛 郭松梅 曾麗蓓

摘 要：淺談了泄漏檢測方法的分類以及常見的泄漏檢測方法，以泄漏檢測的單變量，到變量檢測以及與信息技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合為線索，梳理了泄漏檢測的發(fā)展。列舉了常見的泄漏檢測產(chǎn)品，展望了泄漏檢測的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：泄漏檢測，單變量，多變量

1泄漏檢測方法的分類

泄漏檢測方法經(jīng)過多年的發(fā)展，如今具有非常多的方法可以用于泄漏檢測，按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)又可以分為多種不同的類別。

泄漏檢測方法可以分為硬件法和軟件法。常見的一些偏于硬件的方法有基于不同介質(zhì)特性的介質(zhì)檢測法、基于管道輸送時相關(guān)參數(shù)的管壁參數(shù)法、基于流體和壁面振動特性的聲學(xué)原理法、基于現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的光纖傳感法等；常見的一些偏于軟件的方法有基于質(zhì)量守恒定律的質(zhì)量/流量平衡法、基于泄漏時壓力巨變的負(fù)壓波法、基于現(xiàn)代人工智能技術(shù)的人工智能法、基于數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計分析法等[1，2]。

泄漏檢測方法還可以根據(jù)檢測方式分為直接檢測方法和間接檢測方法。直接檢測的方法主要有檢漏電纜系統(tǒng)法、導(dǎo)電高聚物檢漏法、油檢測元件法、油溶性壓力管法、氣體法、機(jī)載紅外線法、封入氣體壓力檢測法、水面監(jiān)視法等；間接檢測方法主要有質(zhì)量平衡檢漏法、水力坡降線法、泄漏音頻檢漏法、聲信號分析法、統(tǒng)計檢漏法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢漏方法、壓力波檢漏技術(shù)、兩種新型負(fù)壓波檢漏技術(shù)、壓力點分析檢測法等[3]。

2泄漏檢測方法的發(fā)展

盡管泄漏檢測方法各不相同，但早年的泄漏檢測方法較為簡單，檢測參數(shù)比較單一，且多未應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)泄漏的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測。對于氣體泄漏，往往十分危險但卻難以察覺，需要借助特殊手段進(jìn)行泄漏檢測。Eynon S B嘗試了將激光技術(shù)應(yīng)用于可燃?xì)怏w的泄漏檢測，并與使用其他儀器進(jìn)行泄漏檢測的方法進(jìn)行了對比，靈敏度較高[5]。Zwick H H通過氣載氣體相關(guān)輻射計檢測了天然氣管道中泄漏的甲烷和一氧化二氮。李曉平通過檢測氣體噴出時所產(chǎn)生的超聲波，實現(xiàn)了對氣體泄漏的瞬時檢測[6]。Zhigulin Y N和Paperno M B通過同軸電纜，成功對管道中的泄漏點進(jìn)行了定位。Hough J E通過測量液體管道中的聲速，并與管道的壓力讀數(shù)進(jìn)行對比，實現(xiàn)了管道的泄漏檢測。靳世久等基于結(jié)構(gòu)模式的準(zhǔn)確識別，并同時結(jié)合負(fù)壓波法，開發(fā)設(shè)計了一套適用于原油管道的泄漏檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了管道泄漏的檢測。Aichele基于漏液會改變土壤的性質(zhì)，通過檢測土壤電位的變化，成功實現(xiàn)了漏液的檢測。Huang S基于磁通泄漏測試，并組合計算機(jī)、機(jī)電控制和信號處理，開發(fā)了一種用于現(xiàn)場管道使用的便攜式漏磁檢測裝置。

新世紀(jì)以后，隨著可用工具的增多，泄漏檢測技術(shù)越來越復(fù)雜，檢測參數(shù)越來越多，適應(yīng)性和準(zhǔn)確度也大大提高，成本卻不斷下降。

隨著對管道泄漏研究的深入，新的方法與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，實現(xiàn)了更高的泄漏檢測精確度。劉恩斌等通過檢測管道前后兩端的壓力、溫度、流量等參數(shù)，并對傳統(tǒng)的特征線法差分格式進(jìn)行了改進(jìn)，實現(xiàn)了管道泄漏的快速準(zhǔn)確檢測，誤差在管長的1%以內(nèi)。Ma C等設(shè)計了基于小波變換的負(fù)壓波流測試氣體管道泄漏系統(tǒng)，其中小波變換用于提取氣體泄漏負(fù)壓波信號，負(fù)壓波結(jié)合流量平衡的方法用于氣體泄漏定位，實現(xiàn)了泄漏檢測，定位精度達(dá)到管長的±1%，且誤報率降低。隨著新方法的使用，泄漏檢測可以更節(jié)能更可靠。Seyyed Reza Haqshenas等使用脈沖回波法對自來水管進(jìn)行了檢測泄漏，減少了硬件開銷和測量工作，減少了高水平信號處理工作的成本。楊亭等提出了一種用于管道漏水檢測的單一平面電容式傳感器的設(shè)計方案，該方案具有結(jié)構(gòu)簡單、成本便宜、性能可靠的特點。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)也開始應(yīng)用于管道漏水檢測。樓惠群等基于無線網(wǎng)絡(luò)，利用大量的無線通信節(jié)點，比較各個流量計流量變化情況實現(xiàn)了漏水監(jiān)測。Almazyad等基于射頻識別技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出了一種的水管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的可擴(kuò)展設(shè)計并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)能實時可靠的對管道進(jìn)行有效監(jiān)控。

此外，地震、次聲波等方法也與泄漏檢測方法結(jié)合起來。趙會軍等基于次聲波法，通過對泄漏流體湍射流作用于管壁產(chǎn)生的次聲波信號進(jìn)行分析，從而實現(xiàn)了對泄漏進(jìn)行檢測與定位。劉金海等基于管道壓力數(shù)據(jù)，設(shè)計了一種基于Markov特征的管道泄漏檢測與定位方法，具有適應(yīng)性強(qiáng)，易于實現(xiàn)，誤報率與漏報率低，定位精度高等優(yōu)點。Zhang H等提出了基于聲發(fā)射理論和支持向量機(jī)模型的泄漏檢測方法，實現(xiàn)了很高的檢測靈敏度和準(zhǔn)確度。張輝使用地質(zhì)雷達(dá)，對加油站的油泄漏進(jìn)行了檢測，具有良好的檢測效果。孫聰基于地球物理，通過地震法對混凝土連續(xù)墻進(jìn)行了滲漏檢測，具有可行性。吳玉龍基于分布式光纖測溫技術(shù)，開發(fā)了堤壩滲漏監(jiān)測系統(tǒng)。庫爾班？艾克木等提出了基于地下磁流體的滲漏監(jiān)測方法。Chen Y等提出了一個流動模型，即通過檢測土壤——?dú)怏w的流動，來檢測是否有泄漏發(fā)生。季鵬等應(yīng)用目視檢查、NDT檢測、抽真空測試和磁泄漏掃查方法中的一種或組合查找泄漏點。

人工智能具有較高的靈活性與自學(xué)習(xí)能力，也被應(yīng)用于泄漏檢測。李學(xué)軍和陳久會針對成品油管道的特性和現(xiàn)有管道泄漏檢測技術(shù)遇到的困難，將人工智能理論應(yīng)用在管道泄漏檢測系統(tǒng)中。岳軍紅等引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對正常的壓力波信號和泄漏時壓力波信號進(jìn)行小波變換分析，實現(xiàn)了對泄漏的有效檢測。劉勝楠等將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化算法，此方法基于人工蜂群算法，成功應(yīng)用于輸油管道的泄漏檢測，結(jié)果表明這種方法可以很好的提高泄漏檢測的準(zhǔn)確率。

隨著技術(shù)的發(fā)展，泄漏檢測逐實現(xiàn)產(chǎn)品化。姚萌等基于現(xiàn)代電子技術(shù)，構(gòu)建了機(jī)房遠(yuǎn)程集中監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對機(jī)房漏水的監(jiān)測。蒲顯城等基于McBSP、XBEE和DSP等開發(fā)了一套漏水檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對漏水的檢測。Hsia等利用水的能量，開發(fā)了一套漏水檢測系統(tǒng)，具有節(jié)能的特點。Xuanju Shang 集成了基于USB的微控制器和壓力傳感器，以空氣為介質(zhì)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時測量壓力衰減信號，并分析處理，可快速檢測泄漏。王曉東在JAVA系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，通過MySQL數(shù)據(jù)庫作為開發(fā)工具，成功設(shè)計了機(jī)房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含六個功能模塊，不僅可以檢測機(jī)房的環(huán)境參數(shù)如溫濕度，還能檢測硬件的狀態(tài)如UPS電源狀態(tài)，也能對網(wǎng)絡(luò)情況、漏水情況等進(jìn)行檢測。劉建國等研發(fā)了一套閥漏水檢測裝置，實現(xiàn)了電力設(shè)備的漏水監(jiān)測。Meseguer等基于DMA，CEP，PCB等技術(shù)開發(fā)了漏水監(jiān)測系統(tǒng)，具有良好的漏水監(jiān)測效果。

3小結(jié)

隨著技術(shù)的發(fā)展，各類監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，使得泄漏檢測具備了更加堅實的條件。如何運(yùn)用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，利用存儲的過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行低成本、實時性好、操作簡便的泄漏檢測，逐步成為泄漏檢測研究的發(fā)展趨勢之一。

參考文獻(xiàn)：

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