0 导言
因管道运送具有密闭性好、运送量大、丢失小、不易受外界要素影响等特色，已经成为油气运送的首选办法。但长时间运营导致管道老化呈现裂缝，或因外界环境腐蚀，以及打孔偷油等人为损坏要素，会引发管道走漏，这不只会带来严峻的经济丢失和严峻的环境污染，并且，管道运送的油气易燃易爆，走漏会导致起火爆破，影响输油线的安全，致使形成人员伤亡。因此，安全问题一直是管道运送面对的一项重要课题。
由此，国外从上世纪70年代就开端了管道检漏技能的研讨，国内起步较晚，上世纪80年代才开端。现在，检测办法主要有压力点分析法(PPA)、负压波法、声波法和实时模型法等。PPA法和负压波法在检测输油管道突发走漏或许走漏较大时有用，声波法和模型法的投入和误报率都较高。而依据MSP430的石油管道检漏体系，能接连检测并且针对管道产生细微走漏及时报警，实时性和准确性较高。此外，替换破损管道便利且不影响全体结构，投入低、性价比高。
1 检测原理与装置规划
微线检漏传感器(MLLD传感器)是选用直径0.1mm的漆包线以“S形”严密绕制而成的，传感器留有三个端口，别离是电源端、地端和电压检测端。实际状况中，输油管道大多需求埋在地下，为防止外界要素的影响需求先对管道进行包装维护后再投入运营。文中介绍的检测法是在管道包裹维护资料时，将MLLD传感器包裹在管道外的维护层中，经过检测传感器端口的电压值来判别管道走漏状况。
1.1 检测原理与单元规划
漆包线由铜线构成，0℃时其电阻率约为1.6×10-8 Ω·m，且电阻率的巨细与温度有关，电阻率的计算公式：
ρ=ρ0(1+at)
ρ=RS/L
式中，ρ、ρ0别离是t℃和0℃的电阻率，α是电阻率温度系数，R是导线电阻，S是导线横截面积，L是导线长度。依据上述两个公式得出t℃时漆包线的电阻率及电阻。
MLLD传感器内部结构如图1所示，其通断会导致α点电压产生变化，再经过电压比较器后，经过单片机I/O接纳到“0”或“1”的电平信号来判别是否产生走漏。为能缩小走漏点方位的判别规模，进步检测的准确性，咱们将一节管道均分红若干段，每段装置一个MLLD传感器。
1.2 管道全体规划
如图2所示，以长10m、外径400mm的管道为例，为便利检测，该管道均分红八段，则选用的MLLD传感器总长约为1.28km，每个单元长159m，直径0.1mm，在温度是20℃时，每单元的的漆包线电阻约为3.46 Ω，内部选10k的限流电阻。此外，在输油管道外添加温度传感器和压力传感器，实时检测管道运营状况，将检测值及时反馈给控制中心，做检漏体系的辅佐信息。管道间由防腐防潮性高的四线工业衔接器衔接，这四根线分两组别离衔接电源线和信号线。这样能够确保体系的供电以及管道间的信息传输。
2 硬件规划
2.1 信息传输体系规划
信息传输办法选用无线传输和有线传输结合。无线数传网络是由管道终端检测体系的无线通讯单元和中继单元组成。检测终端的无线通讯单元选用依据低功耗无线收发芯片CC1101的无线通讯模块，电路图如图3所示。CC1101是美国TI公司推出的一款低功耗、高集成度而多通道的无线收发芯片，其作业在低于1GHz频段，规划旨在用于极低功耗RF使用，最高数据传输速率为500kbps，经过SPI通讯接纳数据。
在确保通讯正常的状况下，为削减无线通讯模块的数量，将管道分组，每十节管道为一组，每组管道间选用总线型主从式结构的有线传输。最终一节管道的MSP430汇总十节管道的信息，经过无线通讯模块传输给无线中继单元，再由CDMA无线通讯网络模块传输给控制中心。控制中心将接纳的电平、温度、压力等信息在中心计显现，作业人员由此判别管道运营状况。图4是信息传输示意图。
为确保控制中心接纳到的信息不会紊乱，咱们将每节管道编号，中心计按标号次序显现管道信息。若产生走漏，作业人员可经过标号快速找出走漏管道，及时做出处理。
此外，因为无线数传网络的通讯受传输间隔约束，超出必定规模后中继单元将无法收到检测终端的信息。因此，为确保通讯的可行性和牢靠性，经过学习移动通讯体系中基站的微蜂窝结构，对检测终端分红多个独立的无线数传网络。
2.2 检测终端电路规划
管道信息采会集体系微处理器选用美国TI公司推出的16位超低功耗的MSP430G2553单片机和MSP430F2234单片机。规划以十节管道为一组，前九节管道的微处理器挑选MSP430 G2553单片机，而最终一节管道因添加无线通讯单元和信息存储单元，所以挑选MSP430F2234单片机。
MLLD传感器将电压信息经过电压比较器后，单片机I/O口接纳凹凸不同电平值。管道温度数据收集选用微型化、低功耗、单线接口的DS18B20数字温度传感器，管道压力数据收集选用低功耗、宽电压规划、装置便利的KE-260/210压力传感器。每组管道由SD卡来存储信息，信息经过有线传输到最终一个单片机后，将收集的管道信息存储到SD卡中。
图5是每组管道的最终一节管道的硬件电路框图。
3 软件规划流程与仿真
3.1 规划流程
检测终端初始化后，每隔一段时间收集一次管道的温度值、压力值和MLLD电压端口值，并将信息经过无线通讯模块传输给中继单元。若单片机接纳到两个LM339的8位输出信息不全为“1”，阐明回路断开，然后判别有走漏呈现。依据该8位二进制数中“0”的个数和方位，咱们能够判别出是走漏管道的哪一个MLLD传感器断开，然后能够确认走漏点的方位。图6为电压检测流程图。
3.2 MATLAB仿真
据单元检测原理图规划数学模型，用MATLAB软件仿真出一节10m管道电压状况。软件规划从零时间开端，每五分钟收集一次电压信息。20℃时MLLD传感器总阻值为10.346k Ω。再接入3.3V电源后，若传感器未断开，仿真成果约为3.19V;若断开，仿真成果为0.97V。如图7所示，座标系中横、纵、竖三个坐标别离表明管道MLLD传感器的标号，收集时间和电压值。在0时间和5分钟时检测到电压值为3.19V，10分钟时检测到1号和5号传感器电压为0.97V，阐明1号和5号传感器断开，从而阐明管道在这两个传感器掩盖的方位呈现走漏。若未采纳办法，在下次检测时，1号和5号传感器仍为低电压。
4 总结
文中提出了一种使用于输油管道走漏检测的检漏体系，与其他石油管道的检测技能比较，规划的MLLD传感器简略易操作，并且体系规划选用了MSP430G2553、MSP430F2234、CC1101等低功耗器材，经过建立电路和软件仿真的结合，验证了规划的可行性，检测成果较为牢靠。
