用于重要油气设施安全监控的多地震动传感器系统的研究

摘要

随着我国国民经济持续高速发展，对能源特别是石油资源的需求越来越迫切。油井油罐以及输油管道等重要的油气设施在国民经济中的战略地位愈显重要。由于油气开采与运输存在危险性和污染性，一旦发生事故将造成巨大的生命财产损失及环境污染。近年来我国的油气设施严重受到的破坏95％以上是由于人为侵入造成的，常规的泄漏检测技术及已有的检测装置一般只能在事后发现盗油漏油或进行报警。能够在油气设施安全受到威胁或者正被破坏而尚未造成损失时就及时发现入侵行为是亟待解决的问题，因此研究能够对油气设施安全情况进行监控预警的技术非常必要。
　　 本文研究了一种基于地震动信号的油气设施安全监测系统。该系统采集监控目标周围产生的地震动信号，通过对信号进行采集，阈值判断，数据传输以达到监控预警的目的，再通过报警传感器的序号和个数以及采集到信号的特征来对可能发生的入侵进行定位和类别判断。
　　 ⑴本文首先研究了利用地震波进行地面目标活动监测的原理，分析了地层中多种类型的地震波以及它们的传播机理，利用瑞利波进行地面目标活动探测的原理以及地震检波器的工作原理。
　　 ⑵详细的论述了基于地震动波的安全监控系统的软硬件设计，包括采集模块，存储模块，传输模块，阈值判定子程序，FAT32文件存储子程序，DES加密子程序等。
　　 ⑶设计了与监控系统相对应的基于Labview的监控中心上位机程序。
　　 ⑷分析设计了利用油气设施安全监控系统，针对油井或输油管道等不同目标的安全监控实验方法。并针对所采集到的实验数据，阐述了对信号识别定位的方法和原理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2油气设施存在的安全问题

1.3油气设施安全监控的重要意义

1.4油气设施安全监控综述

1.5基于地震动信号的油气设施安全监控技术

1.5.1地震动信号监控技术概述及其优点

1.5.2地震动信号探测系统的发展及应用

1.6本课题研究意义及主要研究内容

第二章地震动信号安全监控机理研究

2.1引言

2.2地震波传播理论概述

2.3弹性波传输理论

2.3.1均匀介质中的横波与纵波

2.3.2弹性分界面上的地震波

2.4.瑞利波的基本理论

2.4.1瑞利波的基本理论

2.4.2自由表面瑞利波的特征

2.4.3瑞利波的基本理论

2.5地震检波器的工作原理

2.6本章小结

第三章安全监控系统的整体设计

3.1目标的震源模型

3.2震动信号监控系统的总体设计

3.3地震动波采集传感器的选择

3.4地震动监控系统的硬件设计

3.4.1震动信号采集模块设计

3.4.2震动信号存储模块设计

3.4.3系统通信模块设计

3.5地震动监控系统的软件设计

3.5.1安全监控系统软件整体介绍与流程图

3.5.2判断报警子程序原理及流程图

3.5.3震动信号存储加密流程图

3.5.4 GPRS传输程序原理及流程图

3.6数据加密介绍与应用

3.6.1密码学介绍

3.6.2加密技术在监控系统中引用的必要性

3.6.3 DES加密技术在安全监控系统中的应用

3.7 FAT32存储文件系统介绍

3.7.1 FAT32文件系统介绍

3.7.2 FAT32文件读写操作流程

3.7.3安全监控系统采集震动信号数据的存储格式

3.8本章小结

第四章基于Labview的控制中心软件设计

4.1控制中心上位机程序与功能介绍

4.2基于Labview上位机程序流程图

4.3上位机通信识别码设置介绍

4.4本章小结

第五章安全监控系统实验方法与数据识别的研究

5.1实验目的介绍

5.2实验环境

5.3实验参数测定

5.3.1地震波传输速度测试

5.3.2地震动信号的有效范围测定及不同信号采集

5.3.3不同目标信号的采集

5.4安全监控实验设计

5.4.1安全监控实验设计

5.4.2以输油管道为监控目标的实验方法

5.4.3以油井或油罐为目标的安全监控方法

5.5监控信号识别理论与方法研究

5.5.1数据识别方法介绍

5.5.2基于经验模态分解的特征值提取

5.5.3实验所得信号的特征提取与识别

5.6本章小结

第六章总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢