管道作为五大运输工具之一,在运输液体、气体和浆液等方面具有独特的优势,尤其在石油、化工、天然气及城市供水等产业中有着不可替代的作用。为了保证管道输送的正常运行,防止人为破坏事件的发生,对管道进行主动防护及快速准确地判定事发地点具有极为重要的现实意义。本文对输油管线破坏预防监测及其定位技术进行了研究,主要进行了以下工作:(1)在不同条件下,对充液刚性管道中的声场特点和声传播效应进行了研究,结果表明,利用管道内的流体介质传播声波要比管壁导播有利得多,低频声信号能够在管道内介质中远距离传播。(2)采用驻极体电容设计了既能承受管道中流体的静态压力,又能及时准确地检测充液管道中瞬变压力的声压传感器。以管道中的流体为声压信号的传输介质,传感器可灵敏检测到钻孔,焊管,凿孔等特征声波信号。在大港油田集油站现场实验取得了良好效果。(3)对原始声信号预处理的方法进行了分析,包括:滤波、端点检测及分帧等;选取线性预测倒谱系数(LPCC)作为声信号的特征参数,利用Durbin算法进行线性预测倒谱分析,可以有效提取并能准确表征声信号所携带全部信息的特征参数LPCC;利用Baum-Welch训练算法得到HMM参数,Viterbi解码运算实现最佳状态转移路径的搜索,并得到该路径所对应的输出概率,建立了能够有效识别破坏方式的声信号识别模型——隐马尔可夫模型(HMM),并通过MATLAB进行了仿真。(4)完成监控系统现场处理单元(RTU)的硬件设计。声音识别单元可有效识别破坏声信号,准确确定破坏方式;现场终端单元选用高速SOC单片机,利用其双串口可同时接收同步时间信息及发送贴有时间标签的破坏特征编码信息;采用GPS来统一监控站点的系统时间,以便更精确地捕获声波信号到达首末两站点的时刻,提高定位精度;通过DTU利用GPRS无线网络和Internet网可以快速、实时地与数据服务中心实现信息交互。(5)对监控系统进行了实验、调试,结果表明,本系统能够准确识别破坏方式,精确定位破坏点,取得了良好的效果。