输油生产和管线安全运行保障系统探讨(2)

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　　1.管道泄漏监测的设计思想

　　在输油管道沿线各分站安装计算机或其他数据采集装置，采集输油管道中的压力、温度和流量信号，通过计算机网络、无线公用网络、电台等介质传输到总控主机，在总控主机对数据进行分析和管理，发现泄漏时进行报警和定位泄漏点。

　　输油管道泄漏监测系统需要各分站计算机严格同步进行数据采集，相同时刻的采样数据同时到达做分析定位的总控主机上位机以确定泄漏点位置。但是由于目前网络技术水平的限制，这几乎是不可能做到的。为了弥补网络环境造成的数据传输时间差异，可以将采样数据加上“时间标签”传输到主控的上位机，在进行泄漏点定位时再将采样数据按采样时间“对齐”。可用基于软件的检木术的压力梯度法进行管道泄漏定位，并可得到管道上下游两站的采样数据到达控制中心的时间误差Δt。根据公式实际计算则每1s的数据同步误差将造成大约500m的定位误差，而采用GPS卫星信号触发的数据采集技术使数据的时间同步误差降到3μs，由数据传输时间误差造成的定位误差将降低到3m之内。

　　需要指出是其各同步采集卡对管道模拟量温度(T)、流量(F)设置采样率为1000S/s，采样数500S，即采样时间500ms。而总控主机程序中从两个端口分别接收来自一段管道上下游两站的信号。

　　2. 多点同步采样技术

　　输油管道泄漏监测实施包含技术有GPS卫星信号触发的DAQmx程序与分站程序结构及主站程序结构三方面技术。在此以GPS卫星信号触发的DAQmx程序应用为重点作介绍。具体以什么是DAQmx程序、新一代DAQ驱动软件及LabVIEW包含两个设备驱动程序的应用作研讨。

　　DAQ是英文Data Acquisition (数据采集)的缩写。 数据采集(DAQ)是指测量：电压、电流、温度、压力、声音、编码数据等电气或物理现象的过程。其DAQ应用为测量及可视化、数据日志记录、控制、自动化测试及监控等领域。

　　而DAQmx是DAQ驱动软件发展的新一代产品(如以NI公司产为例)，它能帮助更快速创建、测试并使用高性能的测量应用程序。其DAQmx测量服务软件，除了具备数据采集(DAQ)驱动的基本功能之外，还具备更高工作效率， 更多性能优势，故得以在虚拟仪器技术领域以及基于计算机技术的数据采集方面得到广泛应用。DAQmx测量服务软件配合所有DAQmx支持的DAQ板卡，可具有以下特性：对所有多功能数据采集(DAQ)硬件都用统一简单的编程界面，编写模拟输入、模拟输出、数字I/O及计数器程序;使用多线程且经过优化的单点I/O功能，运行速度可以提高1000倍;在各种编程环境如LabVIEW， LabWindows/CVI， Visual Studio.NET， and C/C++中用的是同样的VI程序或函数;运用Measurement & Automation Explorer(MAX)， 数据采集助理(DAQ Assistant)， 以及VI Logger数据记录软件，节省大量的系统配置、开发和数据记录时间。

　　LabVIEW包含两个设备驱动程序——传统DAQ和DAQmx，在这两个驱动程序基础上形成了两套独立的数据采集系统。在这两种数据采集系统中，首先应该考虑现有的数据采集硬件。而新的M系列数据采集卡，能使用DAQmx。所以LabVIEW图形软件在此采用DAQmx的GPS卫星信号触发采样程序。程序中的VI(virtual instrument-虚拟仪器)如下：

　　DAQmx Create Task：创建数据采集任务;

　　DAQmx Create Channel：创建数据采集通道。设置采样的设备及其物理通道、信号连接方式、信号极限设置、通道名、单位、换算等参数;

　　DAQmx Timing：定时。设置采样数、采样率和采样方式;

　　DAQmx Trigger：触发。设置触发形式为数字信号边沿的上升沿(Rising)。触发源(source)为PFl0，使用PCI-6221数据采集L时，将GPS卫星信号接收机的秒脉冲信号接到CB68接线端子的1l针;

　　DAQmx ControlTask：任务控制。设置为发送任务(commit);

　　DAQmx Read：读取数据。选择多通道多采样返回二维浮点数组实例;

　　DAQmx StopTask：停止任务。

　　结语

　　利用GPS卫星信号触发的新型多点同步数据采集装置架构，可以使输油管道泄漏监测与保护系统的采样脉冲时间误差保持在几个μS以内，从而使对泄漏检测的灵敏度、泄漏检测的及时性、泄露的误报率等确定故障点位置与定位的精度得到很大提高与保障。