管道振动监测预警装置设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2008正爷道技术5设各2008第2期PipelineTechniqueandEquipmentNo．2管道振动监测预警装置设计蔡永军，陈朋超，郑娟，谭东杰，柳文，费雪松，武加利(1．中国石油管道研究中心，河北廊坊065000；2．中国石油管道公司，河北廊坊065000)摘要：固定在管壁上的高灵敏度振动传感器监测管道遭遇打孔盗油、第三方开挖时引起的振动信号，通过特别设计的电荷变换、程控增益放大、滤波调理电路以及单片机与DSP构成的嵌入式系统对该信号进行分析处理，将管道遭到威胁的信息通过GPRS模块发送到监控中心。在长输管道的

2、应用表明：该系统可以有效地对管道破坏事件进行预警。关键词：管道安全；电荷放大；程控增益；振动监测中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1004—9614(2008)02—0026—02一DesignofPipelinePrewarningSystemthroughVibrationMonitoringCAIYong~un，CHENPeng-chao，ZHENGJuan，TANDong-jie，LIUWen，FEIXue。song，WUJia-li(1．R&DCenterofPetroChinaPipelineCompany，Langfang065000，China

3、；2．PetroChinaPipelineCompany，Langfang065000，China)Abstract：Highsensitivityvibrationsensorsaresetonthepipelinewalltodetectthespecialvibrationsignal，whichiscausedbytheactivitiesofoil-stealingaswellasthethird-partyexcavation．Whetherthepipelineisthreatenedbysuchtheactivitiesisconcludedinthesi

4、gnalanalysisandsignalprocessingmadebyadelicateembeddedsystemcomposedofachargesensitiveampli-tier，again·programmedamplifier，afiltercircuit，MCUandDSP、ThemessagethatthepipelineisthreatenedtransmittedtothecontrolcenterviatheGPRSmodule．Thesystemhasbeenusedonlong·distancepipelineforalongtimedur

5、ingwhichthesystemCangivealarmsignalsintimetoprotectthepipeline，Keywords：pipelinesecurity；chargesens~iveamplifier；programmablegainamplifier；vibrationmonitoring1系统监测原理该振动信号，经过电荷转换、程控放大、抗混叠滤波处理和模数油气管道由于打孔盗油、第三方开挖等原因受到破坏时，转换后由单片机进行初步判断。当单片机发现信号突然变化刮除防腐层、焊接盗油卡子、安装阀门、打孔等外力撞击活动引时，再把信号送给DSP芯片进行频域

6、分析，提取管道威胁事件起管壁振动，这一振动沿着管壁向两侧传播。由于传播衰减、的特征相量，并与事件模板库相比较。当威胁事件的特征向量管道结蜡、管道外土层吸收、拱跨、弯头等的阻尼作用，只有特与事件模板库中的威胁事件特征相一致时，认为管道遭到威定频率成分的波才能传播较远距离”I2J，．而且不同的事件引发胁，系统将威胁事件的特征向量及坐标信号经无线数传模块发的管道振动模式不同。因此，通过检测特定成分的管道振动信送，传给监控中心的主机。见图2。号，即可实现对管道破坏事件的检测，系统总体结构见图1。图2管道振动监测系统结构图2．1振动传感器前期实验表明：管道受到破坏产生的振动信号主要

7、为1●一振动传播——'kHz以下的低频信号，且信号的幅值在50～1000m范围内存在0．1mg～1．0g的变动，而且随着传播距离的增加呈指数衰图1系统工作示意图2系统设计减HI5]。因此，要增加单台设备的探测距离，需要选择低频高通过行为分析，认为在管道上钻孔，破坏防腐层等行为均灵敏度传感器，考虑到供电方便，低功耗的要求，系统选择了．2nC／g的高灵敏度压电式振动传感器，并且对该传感器进行了防可以由一系列频率、力度、角度不同的敲击行为合成。因此，管水、防腐蚀的特别设计。道在运行过程中，当出现非法机械开挖或者人为的在输油管线2．2