1. 目的及意义

1.1 目的及意义

与铁路，公路和水路运输相比，管道运输由于其连续性、密闭性的特点在流体输送领域具有天然的优势。根据美国PHMSA(Pipelineamp; HazardouS Materials safety Administration)的统计数据，截至2014年，美国拥有油气管道约421.8×10⁴千米年平均事故率约为1.5×10^-4次/千米。我国已建成的油气管道总长约12万千米，而年平均事故率约为2.0×10^-4次/千米^[1],明显高于发达国家。管道事故（如泄漏、爆炸等）在破坏环境的同时也造成了严重的生命财产损失。2013 年11 月22 日，东黄输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠，暗渠内积聚的油气混合物遇火花发生爆炸，致使62人死亡、136人受伤，直接经济损失7.5亿元。2014年7月31日台湾高雄市某化工厂输送丙烯管道破损，沿着雨水向下水道蔓延，遇火源引发连环爆炸。烈焰达15层楼高，32人遇难，321人受伤。

在连续使用的工况下，由于管壁腐蚀、第三方破坏和管道老化等原因，管道不可避免地会发生泄漏^[2]。由此可见，加强流体输送过程中的安全管理，研发出一套安全稳定的系统对管道泄漏进行有效的检测并准确定位其泄漏点对预防重大事故发生和保障生命财产安全具有重大现实意义。

1.1 国内外研究现状

国外从20世纪70年代就开始了对智能管道泄漏检测与定位技术的研究，至今已有多种成熟的方法被投入使用。

2007年，由帝国理工学院，英特尔公司和麻省理工学院共同开发了供水管道泄漏检测系统PIPENET。该系统使用了英特尔公司的商用平台并集成了一颗ARM7核心、64KB RAM和512KB FLASH，各节点依靠蓝牙进行通信。与此同时，该系统还引入了小波变换，交叉相关和模式识别等算法来提高检测的准确性^[3]。该系统的特点是采用较高的采样率对被检测的振动和声波信号进行采样以最大限度地实现实时监测的目的。

2014年，Ali M. Sadeghioon等人^[4]针对地下供水管网开发了SmartPipes系统。该系统采用非侵入式的测量方法，将压敏电阻制成的压力传感器布置在管道外侧，外部用一杨氏模量较大的夹具固定。流体运输管道内部通常是加压的，这将导致管道膨胀到某一直径。用压力传感器可以测量管道膨胀时收到的的接触压力，并在有泄漏发生时测量到接触压力的变化。针对微小泄漏发生时压力传感器不易测量的问题，根据从管道内泄漏的流体介质会改变环境温度的特点，该系统还在管道外壁和周围环境布置了温度传感器。

FatmaKarray等人^[5]开发的EARNPIPE智能供水管道试验平台通过在传感器节点处对所测得的信号进行滤波、分析和压缩的方法不仅提高了检测系统的实时性，还大大降低了信号传输过程中的能量消耗。