泄漏检测方法综述

王飞 郭松梅 曾丽蓓

摘 要：浅谈了泄漏检测方法的分类以及常见的泄漏检测方法，以泄漏检测的单变量，到变量检测以及与信息技术的发展相结合为线索，梳理了泄漏检测的发展。列举了常见的泄漏检测产品，展望了泄漏检测的发展趋势。

关键词：泄漏检测，单变量，多变量

1泄漏检测方法的分类

泄漏检测方法经过多年的发展，如今具有非常多的方法可以用于泄漏检测，按不同的分类标准又可以分为多种不同的类别。

泄漏检测方法可以分为硬件法和软件法。常见的一些偏于硬件的方法有基于不同介质特性的介质检测法、基于管道输送时相关参数的管壁参数法、基于流体和壁面振动特性的声学原理法、基于现代光学技术的光纤传感法等；常见的一些偏于软件的方法有基于质量守恒定律的质量/流量平衡法、基于泄漏时压力巨变的负压波法、基于现代人工智能技术的人工智能法、基于数据分析的统计分析法等[1，2]。

泄漏检测方法还可以根据检测方式分为直接检测方法和间接检测方法。直接检测的方法主要有检漏电缆系统法、导电高聚物检漏法、油检测元件法、油溶性压力管法、气体法、机载红外线法、封入气体压力检测法、水面监视法等；间接检测方法主要有质量平衡检漏法、水力坡降线法、泄漏音频检漏法、声信号分析法、统计检漏法、基于神经网络的检漏方法、压力波检漏技术、两种新型负压波检漏技术、压力点分析检测法等[3]。

2泄漏检测方法的发展

尽管泄漏检测方法各不相同，但早年的泄漏检测方法较为简单，检测参数比较单一，且多未应用计算机网络技术实现泄漏的远程实时监测。对于气体泄漏，往往十分危险但却难以察觉，需要借助特殊手段进行泄漏检测。Eynon S B尝试了将激光技术应用于可燃气体的泄漏检测，并与使用其他仪器进行泄漏检测的方法进行了对比，灵敏度较高[5]。Zwick H H通过气载气体相关辐射计检测了天然气管道中泄漏的甲烷和一氧化二氮。李晓平通过检测气体喷出时所产生的超声波，实现了对气体泄漏的瞬时检测[6]。Zhigulin Y N和Paperno M B通过同轴电缆，成功对管道中的泄漏点进行了定位。Hough J E通过测量液体管道中的声速，并与管道的压力读数进行对比，实现了管道的泄漏检测。靳世久等基于结构模式的准确识别，并同时结合负压波法，开发设计了一套适用于原油管道的泄漏检测系统，实现了管道泄漏的检测。Aichele基于漏液会改变土壤的性质，通过检测土壤电位的变化，成功实现了漏液的检测。Huang S基于磁通泄漏测试，并组合计算机、机电控制和信号处理，开发了一种用于现场管道使用的便携式漏磁检测装置。

新世纪以后，随着可用工具的增多，泄漏检测技术越来越复杂，检测参数越来越多，适应性和准确度也大大提高，成本却不断下降。

随着对管道泄漏研究的深入，新的方法与传统方法相结合，实现了更高的泄漏检测精确度。刘恩斌等通过检测管道前后两端的压力、温度、流量等参数，并对传统的特征线法差分格式进行了改进，实现了管道泄漏的快速准确检测，误差在管长的1%以内。Ma C等设计了基于小波变换的负压波流测试气体管道泄漏系统，其中小波变换用于提取气体泄漏负压波信号，负压波结合流量平衡的方法用于气体泄漏定位，实现了泄漏检测，定位精度达到管长的±1%，且误报率降低。随着新方法的使用，泄漏检测可以更节能更可靠。Seyyed Reza Haqshenas等使用脉冲回波法对自来水管进行了检测泄漏，减少了硬件开销和测量工作，减少了高水平信号处理工作的成本。杨亭等提出了一种用于管道漏水检测的单一平面电容式传感器的设计方案，该方案具有结构简单、成本便宜、性能可靠的特點。随着无线通信技术的发展，无线网络也开始应用于管道漏水检测。楼惠群等基于无线网络，利用大量的无线通信节点，比较各个流量计流量变化情况实现了漏水监测。Almazyad等基于射频识别技术和无线传感器网络技术，提出了一种的水管道泄漏监测系统的可扩展设计并进行了仿真，结果表明该系统能实时可靠的对管道进行有效监控。

此外，地震、次声波等方法也与泄漏检测方法结合起来。赵会军等基于次声波法，通过对泄漏流体湍射流作用于管壁产生的次声波信号进行分析，从而实现了对泄漏进行检测与定位。刘金海等基于管道压力数据，设计了一种基于Markov特征的管道泄漏检测与定位方法，具有适应性强，易于实现，误报率与漏报率低，定位精度高等优点。Zhang H等提出了基于声发射理论和支持向量机模型的泄漏检测方法，实现了很高的检测灵敏度和准确度。张辉使用地质雷达，对加油站的油泄漏进行了检测，具有良好的检测效果。孙聪基于地球物理，通过地震法对混凝土连续墙进行了渗漏检测，具有可行性。吴玉龙基于分布式光纤测温技术，开发了堤坝渗漏监测系统。库尔班？艾克木等提出了基于地下磁流体的渗漏监测方法。Chen Y等提出了一个流动模型，即通过检测土壤——气体的流动，来检测是否有泄漏发生。季鹏等应用目视检查、NDT检测、抽真空测试和磁泄漏扫查方法中的一种或组合查找泄漏点。

人工智能具有较高的灵活性与自学习能力，也被应用于泄漏检测。李学军和陈久会针对成品油管道的特性和现有管道泄漏检测技术遇到的困难，将人工智能理论应用在管道泄漏检测系统中。岳军红等引入神经网络算法，对正常的压力波信号和泄漏时压力波信号进行小波变换分析，实现了对泄漏的有效检测。刘胜楠等将BP神经网络参数优化算法，此方法基于人工蜂群算法，成功应用于输油管道的泄漏检测，结果表明这种方法可以很好的提高泄漏检测的准确率。

随着技术的发展，泄漏检测逐实现产品化。姚萌等基于现代电子技术，构建了机房远程集中监控与管理系统，实现了对机房漏水的监测。蒲显城等基于McBSP、XBEE和DSP等开发了一套漏水检测系统，实现了对漏水的检测。Hsia等利用水的能量，开发了一套漏水检测系统，具有节能的特点。Xuanju Shang 集成了基于USB的微控制器和压力传感器，以空气为介质，通过数据采集系统实时测量压力衰减信号，并分析处理，可快速检测泄漏。王晓东在JAVA系统平台的基础上，通过MySQL数据库作为开发工具，成功设计了机房环境监测系统，该系统包含六个功能模块，不仅可以检测机房的环境参数如温湿度，还能检测硬件的状态如UPS电源状态，也能对网络情况、漏水情况等进行检测。刘建国等研发了一套阀漏水检测装置，实现了电力设备的漏水监测。Meseguer等基于DMA，CEP，PCB等技术开发了漏水监测系统，具有良好的漏水监测效果。

3小结

随着技术的发展，各类监控设备的应用，使得泄漏检测具备了更加坚实的条件。如何运用现代计算机技术，利用存储的过程数据，进行低成本、实时性好、操作简便的泄漏检测，逐步成为泄漏检测研究的发展趋势之一。

参考文献：

[1]高涛， 李晗. 输气管道泄漏检测及定位技术分析[J]. 石化技术， 2017，24（9）：23-23.

[2]吴家勇， 李海娜， 马宏伟， 等. 基于管内探测器的管道微小泄漏检测现场测试[J]. 管道技术与设备， 2017（2）：16-18.

[3]李健， 陈世利， 黄新敬， 等. 长输油气管道泄漏监测与准实时检测技术综述[J]. 仪器仪表学报， 2016，37（8）：1747-1760.