主頁（http://www.130131.com）：輸油生產(chǎn)和管線安全運(yùn)行保障系統(tǒng)探討(2)

　　1.管道泄漏監(jiān)測的設(shè)計思想

　　在輸油管道沿線各分站安裝計算機(jī)或其他數(shù)據(jù)采集裝置，采集輸油管道中的壓力、溫度和流量信號，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無線公用網(wǎng)絡(luò)、電臺等介質(zhì)傳輸?shù)娇偪刂鳈C(jī)，在總控主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，發(fā)現(xiàn)泄漏時進(jìn)行報警和定位泄漏點(diǎn)。

　　輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要各分站計算機(jī)嚴(yán)格同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，相同時刻的采樣數(shù)據(jù)同時到達(dá)做分析定位的總控主機(jī)上位機(jī)以確定泄漏點(diǎn)位置。但是由于目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的限制，這幾乎是不可能做到的。為了彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境造成的數(shù)據(jù)傳輸時間差異，可以將采樣數(shù)據(jù)加上“時間標(biāo)簽”傳輸?shù)街骺氐纳衔粰C(jī)，在進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位時再將采樣數(shù)據(jù)按采樣時間“對齊”�？捎没�于軟件的檢木術(shù)的壓力梯度法進(jìn)行管道泄漏定位，并可得到管道上下游兩站的采樣數(shù)據(jù)到達(dá)控制中心的時間誤差Δt。根據(jù)公式實(shí)際計算則每1s的數(shù)據(jù)同步誤差將造成大約500m的定位誤差，而采用GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)使數(shù)據(jù)的時間同步誤差降到3μs，由數(shù)據(jù)傳輸時間誤差造成的定位誤差將降低到3m之內(nèi)。

　　需要指出是其各同步采集卡對管道模擬量溫度(T)、流量(F)設(shè)置采樣率為1000S/s，采樣數(shù)500S，即采樣時間500ms。而總控主機(jī)程序中從兩個端口分別接收來自一段管道上下游兩站的信號。

　　2. 多點(diǎn)同步采樣技術(shù)

　　輸油管道泄漏監(jiān)測實(shí)施包含技術(shù)有GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)的DAQmx程序與分站程序結(jié)構(gòu)及主站程序結(jié)構(gòu)三方面技術(shù)。在此以GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)的DAQmx程序應(yīng)用為重點(diǎn)作介紹。具體以什么是DAQmx程序、新一代DAQ驅(qū)動軟件及LabVIEW包含兩個設(shè)備驅(qū)動程序的應(yīng)用作研討。

　　DAQ是英文Data Acquisition (數(shù)據(jù)采集)的縮寫。 數(shù)據(jù)采集(DAQ)是指測量：電壓、電流、溫度、壓力、聲音、編碼數(shù)據(jù)等電氣或物理現(xiàn)象的過程。其DAQ應(yīng)用為測量及可視化、數(shù)據(jù)日志記錄、控制、自動化測試及監(jiān)控等領(lǐng)域。

　　而DAQmx是DAQ驅(qū)動軟件發(fā)展的新一代產(chǎn)品(如以NI公司產(chǎn)為例)，它能幫助更快速創(chuàng)建、測試并使用高性能的測量應(yīng)用程序。其DAQmx測量服務(wù)軟件，除了具備數(shù)據(jù)采集(DAQ)驅(qū)動的基本功能之外，還具備更高工作效率， 更多性能優(yōu)勢，故得以在虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域以及基于計算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方面得到廣泛應(yīng)用。DAQmx測量服務(wù)軟件配合所有DAQmx支持的DAQ板卡，可具有以下特性：對所有多功能數(shù)據(jù)采集(DAQ)硬件都用統(tǒng)一簡單的編程界面，編寫模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O及計數(shù)器程序;使用多線程且經(jīng)過優(yōu)化的單點(diǎn)I/O功能，運(yùn)行速度可以提高1000倍;在各種編程環(huán)境如LabVIEW， LabWindows/CVI， Visual Studio.NET， and C/C++中用的是同樣的VI程序或函數(shù);運(yùn)用Measurement & Automation Explorer(MAX)， 數(shù)據(jù)采集助理(DAQ Assistant)， 以及VI Logger數(shù)據(jù)記錄軟件，節(jié)省大量的系統(tǒng)配置、開發(fā)和數(shù)據(jù)記錄時間。

　　LabVIEW包含兩個設(shè)備驅(qū)動程序——傳統(tǒng)DAQ和DAQmx，在這兩個驅(qū)動程序基礎(chǔ)上形成了兩套獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在這兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，首先應(yīng)該考慮現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集硬件。而新的M系列數(shù)據(jù)采集卡，能使用DAQmx。所以LabVIEW圖形軟件在此采用DAQmx的GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)采樣程序。程序中的VI(virtual instrument-虛擬儀器)如下：

　　DAQmx Create Task：創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集任務(wù);

　　DAQmx Create Channel：創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集通道。設(shè)置采樣的設(shè)備及其物理通道、信號連接方式、信號極限設(shè)置、通道名、單位、換算等參數(shù);

　　DAQmx Timing：定時。設(shè)置采樣數(shù)、采樣率和采樣方式;

　　DAQmx Trigger：觸發(fā)。設(shè)置觸發(fā)形式為數(shù)字信號邊沿的上升沿(Rising)。觸發(fā)源(source)為PFl0，使用PCI-6221數(shù)據(jù)采集L時，將GPS衛(wèi)星信號接收機(jī)的秒脈沖信號接到CB68接線端子的1l針;

　　DAQmx ControlTask：任務(wù)控制。設(shè)置為發(fā)送任務(wù)(commit);

　　DAQmx Read：讀取數(shù)據(jù)。選擇多通道多采樣返回二維浮點(diǎn)數(shù)組實(shí)例;

　　DAQmx StopTask：停止任務(wù)。

　　結(jié)語

　　利用GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)的新型多點(diǎn)同步數(shù)據(jù)采集裝置架構(gòu)，可以使輸油管道泄漏監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的采樣脈沖時間誤差保持在幾個μS以內(nèi)，從而使對泄漏檢測的靈敏度、泄漏檢測的及時性、泄露的誤報率等確定故障點(diǎn)位置與定位的精度得到很大提高與保障。