cortex_m3的次声波输气管道泄漏检测系统

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1、＊Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３的次声波输气管道泄漏检测系统王秀芳，姜金海，姜春雷（东北石油大学电气信息工程学院，大庆１６３３１８）摘要：随着国内外天然气管道建设的迅速发展，管道的安全运行在当前尤为重要。采用基于Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３内核的高性能ＳＴＭ３２处理器对管线中的声波进行采集和分析，从而判断出管道是否泄漏。在检测到泄漏之后，把泄漏信号远传到数据中心，在管道两端ｍｓ级时间同步的情况下能对泄漏点进行精确定位，实现了输气管道泄漏快速检测和报警的功能，以及管网的数字化智能监控。关键词：次声波；泄漏检测；ＡＲＭ；ＧＰＳ；ＧＰＲＳ中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码

2、：ＡＳｕｂｓｏｎｉｃＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅＬｅａｋＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３ＷａｎｇＸｉｕｆａｎｇ，ＪｉａｎｇＪｉｎｈａｉ，ＪｉａｎｇＣｈｕｎｌｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｏｒｅｉｇｎａｎｄｄｏｍｅｓｔｉｃｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔ

3、ｉｏｎｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｓｐａｒｔｉｃｕ－ｌａｒｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ．Ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳＴＭ３２ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｂａｓｅｄｏｎＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３ｃｏｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｌｌｅｃｔａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｏｕｎｄｗａｖｅｓｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｓｏａｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋｓｏｒｎｏｔ．Ｉｆｔｈｅｌｅａｋｉｓｄｅｔｅｃｔｅｄ，ｔｈｅｌｅａｋｓｉｇｎａｌｉｓｔｒａｎｓｆｅｒｅｄｔｏｔｈｅｄａｔａｃｅｎ－ｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｌｏｃａ

4、ｔｅｔｈｅｌｅａｋｐｏｉｎｔｐｒｅｃｉｓｅｌｙｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｍｓ－ｃｌａｓｓｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｔｔｈｅｂｏｔｈｅｎｄｓｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄａｌａｒｍ，ａｎｄｄｉｇｉｔａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｓｕｂｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｓｏｕｎｄ；ｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ＡＲＭ；ＧＰＳ；ＧＰＲＳ对气体的各类传感器的精度有待提高。基于次声波在传引言播过程中

5、衰减小、传感器灵敏度高、传感器安装简单等特点，本文将ＡＲＭ与次声波检测技术进行结合，大大提高随着管道运输在天然气集输系统中所占的比重日益了泄漏检测的精度及反应速度。增大，由于管道占压、腐蚀、老化及盗气引起的管道泄漏情况也严重威胁输气管道系统的安全正常运行。能及时检１检测原理测出管道泄漏情况并对泄漏位置进行及时定位，可以最大当高压气体发生泄漏时，由于内外压差的不同会激发［１］限度地减少经济损失和环境污染。目前，国内外有很多广谱音频信号，随着信号的传播，频率较高的音频信号衰方法对油气输送管道进行泄漏检测。根据检测媒介的不减很快，而频率低于２０Ｈｚ

6、的次声波信号会传播很远。通同可分为直接检测法和间接检测法。直接检测法主要靠过安装在管道两端的次声波传感器进行声波接收，再通过人工巡线，通过观察泄漏时表露出地表的痕迹和散发出的ＡＲＭ对接收到的信号进行滤波处理能很容易地分辨出气味等进行判断；间接检测法就是根据泄漏引起管道内压泄漏信号，通过ＧＰＳ模块对管道两端的设备进行ｍｓ级精［２］力、流量、声音等的变化进行检测。直接检测法工人的确授时，通过ＧＰＲＳ模块将泄漏信号及时间发送至检测中劳动强度过大，且在北方由于冰雪覆盖等环境的原因大大心后，很容易对泄漏位置进行准确定位。声波泄漏检测原增加巡线的难度。间

7、接检测法最常用的是负压波法和瞬理如图１所示［３］。态模型法，负压波法对液体的效果比较明显，而对气体泄声波泄漏检测法定位公式如下［４］：漏的效果并不明显。瞬态模型法是基于多数据融合之后ＬａＸ＝＋（Ｔ１－Ｔ２）（１）进行大量的数值计算所得到的结果进行判断的，而目前针２２式中：Ｘ为泄漏点到首站的距离；Ｌ为两个传感器之间的＊黑龙江省教育厅科学技术重点项目（１２５１１ｚ００２）。距离；Ｔ１、Ｔ２分别为首站、末站检测到泄漏信号的时间；ａ５６Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓ２０１２年第６期ｗｗｗ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎＦ

8、１０３ＲＢＴ６芯片与ＧＰＳ授时器的硬件接口如图３所示。利用Ｆ１０３ＲＢＴ６芯片的ＵＡＲＴ２口接收ＮＥＭＡ报文进行解码，同时将ＲＢ１５引脚配置成上升沿触发的外部中断接