管线，而对于老管线来说需要重新铺设光纤，造价昂贵。
2.4 iSafe管道泄漏监测系统的优势和特点
iSafe管道泄漏监测系统综合了音波法、负压波法、质量平衡法等多种管道泄漏监测技术的优势，进一步提高了发现油气管道泄漏的速度和对管道泄漏位置判定的准确度。iSafe管道泄漏监测综合方案发挥质量平衡法综合计算判断泄漏量的长处，通过负压波、音波法弥补质量平衡法响应时间慢、不能准确定位的缺点，提高整个系统的灵敏性、准确性、可靠性和鲁棒性。同时，通过负压波、音波法对各种检测参数进行综合判断，从而达到负压波法弥补音波法对于非常缓慢的泄漏不易检测的缺点；同时，音波法弥补负压波法瞬时泄漏不易识别和容易同其他非泄漏因素引起的压力下降相混淆的不足。最终实现泄漏监测报警系统具有响应时间短、灵敏度高（0.5%流量）、误报率低、定位准确、避免漏而不报的特点。iSafe管道泄漏监测系统的推广和应用，必将大大提高管道泄漏监测的性能和质量，为管道的安全运行提供强有力的保障。
根据国内外的实践结果，音波法融合负压波法可以监控气体管道、液体管道和多相流管道的泄漏，可用于监控地面管道、埋地管道、海底管道和各种复杂的管网系统。iSafe管道泄漏监测系统具有如下优点：
? 极小的泄漏孔径，最小可测泄漏孔径6-20毫米，具体管段参数受相应的
背景噪声、运行压力等影响；
? 最小可测泄漏率0.5~1.5%；
? 定位精度高，定位误差小于±100m；
? 非常低的误报率，正常情况下，系统误报率小于30次/年；
? 有效作用距离长，系统监控距离可达30~50公里，最长可延长到100公
里；
? 泄漏报警数据能够在泄漏检测主机上存储至少6个月；
? 系统能够对自身工作状态进行自检，能够实时将传感器、GPS等工作状
态进行显示；
? 设备稳定可靠，在国内多条管道上得到成功的应用，具备本地化的技术
支持和维护。
2.5 总体技术框架
音波以管道内部介质为载体，以声速向两端传播。由于音波信号频率低，传输衰减小，可以实现远距离传播。音波管道泄漏监测仪安装在管道的上下游段，捕捉泄漏声波信号，并根据泄漏声波到达管道首、末端声波管道泄漏监测仪的时间差（这个时间差由GPS进行授时），计算出泄漏点的具体位置。iSafe管道泄漏监测系统工作原理如下： ?
管道泄漏瞬间，输送介质从泄漏点高速流出，将产生高强度音波，次
声波沿管道内介质向两端传播。
? ACU通过安装在管段两端的传感器接收到音波信号，识别音波信
号，判断管道是否发生泄漏，并通过网络将处理结果传送到服务器。 ? 泄漏监测服务器进行实时处理，如果管道发生泄漏，泄漏监测服务器利
用管段两端ACU接收音波信号的时间差，计算出泄漏发生位置。 负压波法泄漏监测定位计算方法与音波法基本相同，通过计算泄漏信号传输到安装在管段两端传感器（对于负压波为压力变送器，对于音波为音波传感器）的时间差，结合信号在流体中的传输速度，就可以计算泄漏点位置。定位示意图如图2所示。
传感器
泄漏点 管道 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 传感器
x L t1 图2 负压波法定位示意图
t2
L?a?tX?2 定位公式：
其中：X –––– 泄漏点距首端测量点的距离（m）；
L –––– 管道全长（m）；
a –––– 管输介质中声波的传播速度（m/s）；
?t–––– 接收上、下游传感器信号的时间差（s）。
2.6 系统功能框架
iSafe管道泄漏监测系统框图如下所示。该系统主要设备是ACU和泄漏监测服务器。iSafe管道泄漏监测系统运行需要客户提供计算机通信网络支持。
图2.1 iSafe管道泄漏监测系统原理图
2.6.1 ACU终端（声学监控终端） iSafe管道泄漏监测系统ACU终端主要功能列表如下： ? 数据采集：iSafe ACU采集音波传感器数据； ? GPS授时：将音波数据与GPS时间进行同步； ? 数据传输：向iSafe服务器传送音波数据；
? 工作状态监控：对音波传感器、GPS及网络状态进行自检； ? 数据存储显示：对音波数据进行存储与显示。
iSafe管道泄漏监测系统ACU终端主要功能是采集音波信号并传输到泄漏监测服务器，安放在站场或者阀室、控制室，能够采集管道内流体内传播的音波信
号，经过信号调理，GPS同步，然后转换成数字信号，通过先进的信号处理算法判断该声波信号是否为泄漏信号。ACU终端还具有自检功能，能够实时的将传感器、GPS等设备的工作状况进行显示。ACU终端包括音波传感器、GPS和信号处理机等部件。
图2.2 iSafe声学监控终端ACU
湿式音波传感器：
iSafe管道泄漏监测系统的主传感器采用专用湿式音波传感器。湿式音波传感器灵敏度高，能够将管道中的声波信号转换为电流信号，传输给前端处理模块。湿式音波传感器的监听范围通常在30~50公里。湿式传感器采用4-20mA标准电流信号进行传输，工作温度为-40~85摄氏度。为保证信号不受到干扰，线缆通常选用2*1.5铠装对绞屏蔽信号电缆，通常，信号电缆长度小于300米。
湿式传感器和压力传感器的典型安装方式如下图所示：