人工智能型的管道泄漏監測系統在克－烏成品油管道的應用研究（下
4 系統測試結果
在正常輸油和系統穩定運行的條件下，選擇不易報警的下游段管道作為測試段，采用現場放油的方法對《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》的性能和特點進行實際檢驗。在全過程系統處于全自動無人干預的狀態。
4.1輸單品種油時測試數據
表一 2004年10月25日距703站135km處放油現場測試數據表
序號 時：分 輸油量m3/h 放油量m3/h 放油速度% 報警情況 位置誤差km
1 12:48 309.1 2.1 0.679 134.69 -0.31
2 13:00 301.2 1.7 0.564 130.76 -4.24
3 13:31 301.2 2.0 0.664 135.9 0.9
4 14:00 300.1 1.5 0.500 134.86 -0.14
表一中的數據均來自現場紀錄，測試時輸送的油品是柴油，管道中沒有混油頭。每次放油報警相應時間均小于3分鐘。
4.2. 管道中有混油頭時現場放油測試數據
2005年9月25日，在管道中有汽頂柴混油頭的情況下，再一次進行了測試。
表二 管道中有混油頭時現場放油測試數據表
放油地點 放油時間2005年9月25日 輸油量m3/h 放油速度m3/h （放油量/輸油量）×100% 報警位置距克首站km 響應時間min
自動記錄 現場測量 自動記錄 現場測量
10號閥池 11:35-11:40 278 0.692 1.9 0.25 0.68 238.5 3
12:15-12:25 278 1.9 0.68
12:50-13:00 278 1.6 0.58
13:30-13:40 278 0.518 1.56 0.19 0.57 239.88 3
14:00-14:10 276 0.696 1.77 0.25 0.64 237.65 3
13號閥池 16:20-16:30 277 0.717 1.32 0.26 0.48 260.04 3
16:50-17:00 277 0.609 1.4 0.22 0.51 272.243 3
17:30-17:40 277 1.35 0.49
18:00-18:10 277 1.35 0.48
18:35-18:45 277 1.4 0.51
表二自動記錄是系統報警記錄中的數值，該值是管道兩端流量計差值變化的累計量，它反映的是可檢測信號的數值；現場測量是放油時現場流量計的計量值，它是現場放油的實際值；
4.3數據分析
現場數據和監測系統記錄的數據都是可靠的。但管道泄漏監測系統記錄的泄漏數據遠小于現場記錄的數據。這種差別是由輸油管道特性決定的。
4.3.1 泄漏發生后的階段特性
當管道泄漏發生時，管道內外壓差大使流體迅速外漏，由此造成管道局部壓力下降，泄漏點到上游壓差最大，到下游壓差最小，泄漏速度最大，這一階段時間長度計為Tf，流體的瞬時泄漏速度記為Qf；
隨著管道收縮和管內油品壓力降低體積膨脹，導致Qf大于監測系統記錄的泄漏速度Qd。現場泄漏速度為最低，這是泄漏發生的第二階段；
泄漏引起使泵的流量增加，管道壓力有稍許回升，導致了泄漏速度的增大。此時，盡管還有波動，但基本上管道壓力已趨于穩定，這是泄漏發生后的第三階段；
這三個階段是泄漏過渡階段。先是現場有了泄漏Qf，而監測點的泄漏為0，隨后監測系統開始檢測到泄漏速度Qd，管道處于壓縮能和過充裝能量的釋放階段。這階段，Qf和Qd同時存在，但始終有Qf＞Qd。
泄漏使管道壓力重新分布，管道逐步開始進入一個新的穩態過程。這一過程是穩定泄漏階段。Qf和Qd逐步靠近，最后趨于相等；
隨著關放油閥，泄漏點壓力突然上升，現場沒有流量了，監測系統還會有流量。現場流量計停止運行了同一個Tf時間后，Qd才結束。此后管道進入壓力上升，流量的過充裝階段。但現場流量計和監測系統都未能記錄這種充裝量。
從上面分析可知，在泄漏未到達穩定狀態之前，始終有Qf＞Qd。如果開孔放油時間還未到達穩定階段就關上了閥門，其結果必然是現場放油量大于監測點統計的量。可見，短時間放油，現場泄漏多，流程儀表記錄的少是必然規律。
管道壓力平衡需要多少時間？這個問題很復雜。有人做過計算③，在一條成品油管道發生0.5％泄漏時，距泄漏點80km的監測點上首波壓降300Pa，480秒后大約又下降了10倍，達3kPa。可見，壓力下降還處在過渡階段。
4.3.2關于系統靈敏度
不可測量的參數無法評論其數值指標。就管道泄漏監測系統而言，衡量系統靈敏度指標的正確數據只能以來自系統監測點上的信號為依據。
從表二自動記錄數據欄可以看到，系統在泄漏0.19％下仍能正常報警。不難得出結論，如果不是因為混油頭經過泵站帶來的波動影響和人工測試放油等間隔連續性造成的管道工作不平穩，對于一般管道穿孔發生的泄漏和打孔盜油造成的泄漏而言，系統漏報是不可能的，而且靈敏度遠優于國外領先產品0.5％的技術指標，系統的可靠性是可以信賴的。
在真實的管道泄漏中，無論自然泄漏還是人工開孔盜油，一般泄漏都會進入穩定泄漏階段，此時，有Qf＝Qd。所以，實際泄漏發生時，泄漏速度和系統監測到的泄漏速度在使用中是一致的。
圖三 9月25日管道中有混油頭時現場放油曲線圖
4.4. 放油過程曲線解讀
放油過程在圖三中必然對應一小段下凹的曲線。但單從下凹曲線上已經不容易確切的分清所有的放油過程了。從圖像中可以分出曲線圖上有18個下凹的曲線段，實際只放了10次油，而曲線下落最大的位置卻不是放油所致，那是混油頭經過泵站時形成的。
圖三中，1、4、5、6、7是放油報警過程曲線，2、3和8、9、10是未報警的放油曲線。在第一次放油前40分鐘，管道剛好經過兩次較大的壓力波動，到放油開始時，余波還在。未報警的2和3放油過程剛好被混油頭經過泵站的全過程給連了起來。由于連續操作，在第五次放油以后，管道這種較長周期的振蕩已經形成，這給后面放油識別造成了直接困難。
5.克－烏成品油管道泄漏監測系統性能綜合評價
5.1系統性能優于預想效果
測試已經證明，系統模型高度智能化，靈敏度達到了0.2％，完全自動化運行，無需人的干預，真正實現無人值守。從上面的放油數據和曲線我們看到，在管道壓力變化復雜的背景下保持高靈敏度的同時，能夠識別人工操作和管道異常波動，抑制誤報警。克－烏成品油管道泄漏監測系統性能優于預想效果。
5.2問題和建議
受放油條件限制，放油速度無法再大，無法驗證在0.5％泄漏速度下的效果，從圖三我們也看到，盡管性能優異，非常靈敏，沒有誤報警，但在靈敏度達到0.2％時仍有一半的放油過程沒有報警，后兩次的定位重復性也不好，有待今后改進。
6、結 論
為解決克烏成品油管道泄漏監測問題，我們采用了《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》，設計了專門模糊神經網絡。經過調試，在系統工作正常的情況下進行了實際泄放試驗，分析了試驗數據和圖像，證明了這確實是適合我們需要的管道泄漏監測系統。和其他同類技術相比，它具有靈敏度高、響應快、誤報少、定位準、功能全、智能化程度高、不需要人工設置參數等諸多優點，滿足克－烏成品油管道泄漏監測的需求，試驗結果達到了預期的目的。
在正常輸油和系統穩定運行的條件下，選擇不易報警的下游段管道作為測試段，采用現場放油的方法對《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》的性能和特點進行實際檢驗。在全過程系統處于全自動無人干預的狀態。
4.1輸單品種油時測試數據
表一 2004年10月25日距703站135km處放油現場測試數據表
序號 時：分 輸油量m3/h 放油量m3/h 放油速度% 報警情況 位置誤差km
1 12:48 309.1 2.1 0.679 134.69 -0.31
2 13:00 301.2 1.7 0.564 130.76 -4.24
3 13:31 301.2 2.0 0.664 135.9 0.9
4 14:00 300.1 1.5 0.500 134.86 -0.14
表一中的數據均來自現場紀錄，測試時輸送的油品是柴油，管道中沒有混油頭。每次放油報警相應時間均小于3分鐘。
4.2. 管道中有混油頭時現場放油測試數據
2005年9月25日，在管道中有汽頂柴混油頭的情況下，再一次進行了測試。
表二 管道中有混油頭時現場放油測試數據表
放油地點 放油時間2005年9月25日 輸油量m3/h 放油速度m3/h （放油量/輸油量）×100% 報警位置距克首站km 響應時間min
自動記錄 現場測量 自動記錄 現場測量
10號閥池 11:35-11:40 278 0.692 1.9 0.25 0.68 238.5 3
12:15-12:25 278 1.9 0.68
12:50-13:00 278 1.6 0.58
13:30-13:40 278 0.518 1.56 0.19 0.57 239.88 3
14:00-14:10 276 0.696 1.77 0.25 0.64 237.65 3
13號閥池 16:20-16:30 277 0.717 1.32 0.26 0.48 260.04 3
16:50-17:00 277 0.609 1.4 0.22 0.51 272.243 3
17:30-17:40 277 1.35 0.49
18:00-18:10 277 1.35 0.48
18:35-18:45 277 1.4 0.51
表二自動記錄是系統報警記錄中的數值，該值是管道兩端流量計差值變化的累計量，它反映的是可檢測信號的數值；現場測量是放油時現場流量計的計量值，它是現場放油的實際值；
4.3數據分析
現場數據和監測系統記錄的數據都是可靠的。但管道泄漏監測系統記錄的泄漏數據遠小于現場記錄的數據。這種差別是由輸油管道特性決定的。
4.3.1 泄漏發生后的階段特性
當管道泄漏發生時，管道內外壓差大使流體迅速外漏，由此造成管道局部壓力下降，泄漏點到上游壓差最大，到下游壓差最小，泄漏速度最大，這一階段時間長度計為Tf，流體的瞬時泄漏速度記為Qf；
隨著管道收縮和管內油品壓力降低體積膨脹，導致Qf大于監測系統記錄的泄漏速度Qd。現場泄漏速度為最低，這是泄漏發生的第二階段；
泄漏引起使泵的流量增加，管道壓力有稍許回升，導致了泄漏速度的增大。此時，盡管還有波動，但基本上管道壓力已趨于穩定，這是泄漏發生后的第三階段；
這三個階段是泄漏過渡階段。先是現場有了泄漏Qf，而監測點的泄漏為0，隨后監測系統開始檢測到泄漏速度Qd，管道處于壓縮能和過充裝能量的釋放階段。這階段，Qf和Qd同時存在，但始終有Qf＞Qd。
泄漏使管道壓力重新分布，管道逐步開始進入一個新的穩態過程。這一過程是穩定泄漏階段。Qf和Qd逐步靠近，最后趨于相等；
隨著關放油閥，泄漏點壓力突然上升，現場沒有流量了，監測系統還會有流量。現場流量計停止運行了同一個Tf時間后，Qd才結束。此后管道進入壓力上升，流量的過充裝階段。但現場流量計和監測系統都未能記錄這種充裝量。
從上面分析可知，在泄漏未到達穩定狀態之前，始終有Qf＞Qd。如果開孔放油時間還未到達穩定階段就關上了閥門，其結果必然是現場放油量大于監測點統計的量。可見，短時間放油，現場泄漏多，流程儀表記錄的少是必然規律。
管道壓力平衡需要多少時間？這個問題很復雜。有人做過計算③，在一條成品油管道發生0.5％泄漏時，距泄漏點80km的監測點上首波壓降300Pa，480秒后大約又下降了10倍，達3kPa。可見，壓力下降還處在過渡階段。
4.3.2關于系統靈敏度
不可測量的參數無法評論其數值指標。就管道泄漏監測系統而言，衡量系統靈敏度指標的正確數據只能以來自系統監測點上的信號為依據。
從表二自動記錄數據欄可以看到，系統在泄漏0.19％下仍能正常報警。不難得出結論，如果不是因為混油頭經過泵站帶來的波動影響和人工測試放油等間隔連續性造成的管道工作不平穩，對于一般管道穿孔發生的泄漏和打孔盜油造成的泄漏而言，系統漏報是不可能的，而且靈敏度遠優于國外領先產品0.5％的技術指標，系統的可靠性是可以信賴的。
在真實的管道泄漏中，無論自然泄漏還是人工開孔盜油，一般泄漏都會進入穩定泄漏階段，此時，有Qf＝Qd。所以，實際泄漏發生時，泄漏速度和系統監測到的泄漏速度在使用中是一致的。
圖三 9月25日管道中有混油頭時現場放油曲線圖
4.4. 放油過程曲線解讀
放油過程在圖三中必然對應一小段下凹的曲線。但單從下凹曲線上已經不容易確切的分清所有的放油過程了。從圖像中可以分出曲線圖上有18個下凹的曲線段，實際只放了10次油，而曲線下落最大的位置卻不是放油所致，那是混油頭經過泵站時形成的。
圖三中，1、4、5、6、7是放油報警過程曲線，2、3和8、9、10是未報警的放油曲線。在第一次放油前40分鐘，管道剛好經過兩次較大的壓力波動，到放油開始時，余波還在。未報警的2和3放油過程剛好被混油頭經過泵站的全過程給連了起來。由于連續操作，在第五次放油以后，管道這種較長周期的振蕩已經形成，這給后面放油識別造成了直接困難。
5.克－烏成品油管道泄漏監測系統性能綜合評價
5.1系統性能優于預想效果
測試已經證明，系統模型高度智能化，靈敏度達到了0.2％，完全自動化運行，無需人的干預，真正實現無人值守。從上面的放油數據和曲線我們看到，在管道壓力變化復雜的背景下保持高靈敏度的同時，能夠識別人工操作和管道異常波動，抑制誤報警。克－烏成品油管道泄漏監測系統性能優于預想效果。
5.2問題和建議
受放油條件限制，放油速度無法再大，無法驗證在0.5％泄漏速度下的效果，從圖三我們也看到，盡管性能優異，非常靈敏，沒有誤報警，但在靈敏度達到0.2％時仍有一半的放油過程沒有報警，后兩次的定位重復性也不好，有待今后改進。
6、結 論
為解決克烏成品油管道泄漏監測問題，我們采用了《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》，設計了專門模糊神經網絡。經過調試，在系統工作正常的情況下進行了實際泄放試驗，分析了試驗數據和圖像，證明了這確實是適合我們需要的管道泄漏監測系統。和其他同類技術相比，它具有靈敏度高、響應快、誤報少、定位準、功能全、智能化程度高、不需要人工設置參數等諸多優點，滿足克－烏成品油管道泄漏監測的需求，試驗結果達到了預期的目的。
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