专利名称：用于实时增强流体输运管道的操作的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于增强管道的操作的方法和系统。特别地，本发明旨在用于监视管 道网络的操作、响应于失稳的(destabilized)管道操作的不同水平产生警报并响应于该 警报而管理管道的操作的实时方法和动态的基于逻辑的系统。特别地，本发明涉及用于基 于管道网络内的感测液压反应来监视管道并检测和报告失稳操作事件的方法和基于动态 行为的系统，这些失稳操作事件包括但不限于可能的管道裂缝事件。本发明还涉及用于监 视响应于感测失稳事件的警报产生的方法和系统。本发明还涉及用于保持管道的稳定操 作、监视潜在的失稳事件并精确定位(pinpoint)该潜在的失稳事件的位置以制定充分的 补救措施来避免或防止灾难性失稳事件(例如，泄漏、裂缝或设备故障)的系统。本发明还 涉及用于诊断失稳事件的方法和系。
背景技术：
管道被用于高效地将流体商品从一个场所输运到另一个场所，并通常跨过很长的 距离。管道典型地被监视和控制以确保管道的完整性。这通常是由中央控制中心实现的， 在中央控制中心处监视和控制仪器设置和所测量的参数。通过测量各种参数，特别地，流 动速率和压力，可以检测泄漏。该监视依赖于计算管的内容物(流体)的质量并在一时长 内观察管的内容物是否以指示出在未测量位置处可能通过管道中的裂缝使流体离开管道 的方式改变。泄漏对所测量的参数以及由此对计算的管内流体的质量的影响在数学上可 与通过裂缝离开管道的流体的质量有关。使用现有的方法，可以在相对短的时长内检测到 大的裂缝。然而，小的裂缝，如果可根本检测到，需要较长的时长来积累必需的体积不符值 (discrepancy)以表明过量的系统测量失衡，这会导致较大量的流体从系统泄漏到周围环 境中。这些系统依赖于均衡算法以确定流体是否在未测量位置处离开管道，从而确定是否 存在裂缝。将理解，这些现有技术系统在发生对裂缝的检测之前需要使足够体积的流体通 过裂缝离开管道。由于推断性测量系统是平常的且对于液压波速和在封闭的加压液压网络 中的裂缝事件之后后继分节段减压相对迟钝，这可导致在裂缝周围区域中的显著的环境影 响。对管道中的内容物的质量的计算易受许多偏差(inaccuracy)(例如，对进入和离 开管道的流体的质量的测量的误差、由管道壁的温度波动导致的对管内物理空间的改变的 不准确了解、以及在管道内的实际温度和压力、转换器校准和/或配置修正的极少了解)的影响。可以使用通过在可测量位置处检验裂缝对流速和压力的影响的用于大裂缝的现 有方法来确定管道裂缝的近似位置。在现有方法下对裂缝的定位易受多种可能的偏差的影 响，这些偏差涉及测量系统和辅助设备系统参数确定、配置和校准。当通过裂缝离开的流体 的体积下降到管道流速的一小部分时，丢失的流体的影响将下降到用于计算位置的参数的 测量精度之下。另外，常用的推断性的质量测量系统经常工作在仪器操作的非线性区域内， 由此降低了泄漏检测能力。
需要用于快速地检测并精确地预报管道网络中的失稳事件的位置的系统和方法。 其他人已试图研发在识别裂缝方面比上述系统更高效地系统，但这些系统仅仅识别泄漏和 裂缝而不是识别失稳事件。这些失稳事件可能不是泄漏或裂缝，但却影响管道的工作。然 而，这些系统使所感测的条件与预先识别的已存储的泄漏分布相比较。这些系统不识别并 非泄漏或裂缝的不稳定操作，这些不稳定操作或源头的位置是所关心的。这些系统不是动 态的，因此，这些系统不能充分地响应于管道 网络的操作中的异常改变，这些异常改变并不 指示出泄漏或裂缝的存在。Wall的美国专利5，361，622公开了用于检测管道中的泄漏的装置和方法。Wall 利用转换器来测量即时管道压力。Wall利用计算机来比较在孤立的节点处的以连续预选的 且固定的时间间隔测量的压力的变化速率。计算机使所测量的改变的速率与在该节点处指 定的特性中的预选总改变相比较。当所测量的变化速率超过预选的最大总变化时，触发警 报，该警报指示出泄漏或裂缝的可能性。然而，这些最大值不能改变或调整以用于管道操作 的变化。Wall没有在确定泄漏或裂缝的位置方面提供帮助，这是因为其分析具有位置特异 性。Wall提供了在管道内的选择点处的局域或孤立的分析。Wall没有证实这些变化与在 其他节点处发生的任何变化。这种证实的缺失导致假警报的较大可能。Walters等人的美国专利5，388，445公开了一种用于检测由管道中的泄漏或其他 暂时事件的开始引起的波前的方法和装置。Walters试图检测在管道的高噪声环境特性中 行进的显著波前，并精确地测量其振幅和到达时间。Walters公开了通过利用设置在管道上 的给定点处的测量装置测量与管道中的流体的压力有关的特性来检测指示出在管道中发 生的暂时事件的波前并输出与压力成比例的模拟信号。波前到达时间的检测可被直接用于 产生警报。振幅可被用于找到泄漏的位置和/或尺寸。然而，Walters没有提供用于减低 以下影响的装置，即，(i)管道上的外部影响，其可产生波前但并不是泄漏，或者(ii)诸如 管道内的粘性或剥离操作中的变化的内部影响，其也会产生波前但并不是泄漏。在Walters 中采用的模型是固定模型。其不能基于变化的管道操作和外部影响而进行调整或学习；相 反地，其依赖于固定的参考事件来确定泄漏。因此，由Walters公开的系统倾向于假泄漏指 示。此外，Walters考虑在所附的时间窗口期间获得的测量结果而不考虑会在一个窗口期 间开始且在另一窗口期间结束的事件。因此，该系统不能检测泄漏，其也不试图识别或诊断 失稳事件，所述失稳事件并不是泄漏但却不利地影响管道网络的操作效率或安全性。Jerde等人的美国专利5，428，989公开了用于使用压力暂态来检测和表征泄漏的 方法和装置。Jerde提供了以已知的距离沿管道彼此分隔开的多个压力监视站点。这些站 点在检测到压力波前时产生到达时间信号。该系统可以确定来自多个检测站点的到达时间 信号是否对应于同一事件。Yang等人的美国专利6，389，881和美国专利6，668，619公开了用于检测和定位管 道中的泄漏的基于声学的方法和装置。Yang利用使用由管道中的泄漏事件产生的声学信号 来检测泄漏的系统。该系统需要在选定的位置处使用安装到管道上的非工业标准的专用部 件。使用图形匹配滤波器来通过使由泄漏产生的声波与所存储的先前记录的标记泄漏分布 相比较而减低假警报率并改善泄漏定位精度。Yang利用声学信号的时戳(time stamp)来 精确定位泄漏的位置。该系统监听声波以确定是否存在泄漏。正常操作事件(例如泵启动 等等)和孤立事件(例如一件仪器击打管道)会产生行进通过管道的声学信号但不是泄漏的压力波特性。因此，Yang的系统更容易发出假警报。Abhulimen等人的美国专利6，970，808公开了用于利用流动模型来实时检测和定 位管道网络中的泄漏的方法，该流动模型表征了与管道网络中的模型泄漏的不存在和存在 对应的稳定和不稳定 状态中的至少一者的流动特性。提供确定性模型以使用确定性标准来 评估与管道网络有关的泄漏状态和无泄漏状态中的至少一者。这些现有技术的系统不是前瞻性系统；相反地，这些系统在本质上是依赖于与历 史数据或预定模拟结果的比较以确定是否存在泄漏的反应性系统。这些现有技术系统在每 次检测到潜在的泄漏之后实质上复位到初始阈值。现有技术的阈值不实时地对其自身进行 重新调节以考虑管道操作中的正常变化。这些阈值通常是高的，忽视了由小泄漏引起的变 化。这些现有技术系统不依赖于当前的管道活动来确定泄漏或裂缝的存在，这需要进一步 的动作，这些现有技术系统也不进行证实步骤来确认失稳事件，它们也不诊断失稳事件的 源头(例如，处理错误，仪器故障)。这些系统不会连续地调整检测阈值以考虑管道网络的 各种正常操作模式。虽然希望在整个管道网络中保持稳定的压力和稳定的流动，但由于流 过网络的各种流体的粘度改变、仪器故障等等，压力和流动的变化是常见的。这些现有技术 系统没能考虑这些管道活动的变化。因此，这些现有技术系统会产生大量的指示出潜在泄 漏的警报。这些警报中的每一个都需要由管道操作者进行某种形式的动作。需要这样的动 态的基于逻辑的系统，其精确地响应于在管道网络中存在的变化的操作条件，同时精确地 识别包括泄漏和裂缝的失稳事件且使假警报事件最少。此外，需要有效地管理警报的产生 的系统。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种监视管道网络以识别该管道网络中的可能的失稳 事件的方法和动态系统。本发明旨在用于各种管道网络中而不旨在受限于用于输运石油、 液化天然气、以及由其衍生的气体或产品的那些网络。该方法和相关系统预期用于管道网 络，所述管道网络包括但不限于使以下的一种或多种互连的网络精炼厂、石化生产设备、 泵站、贮存设备、分配终端、钻井台、海上终端和海上钻井平台。预期本发明可应用于通过管 道输运液体或其他流体的任何环境中(例如，配水系统、食品加工设备等等)。根据本发明的一方面的方法可包括在所述管道网络内的预定位置处感测所述管 道网络内的一个或多个压力波，并响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中可能的 失稳事件的存在。失稳事件可从管道的泄漏或裂缝到在野外中的部件故障(例如，泵或阀 门或与管道的操作有关的其他管道仪器)到处理错误，该处理错误可归因于操作者错误 (例如，控制阀门或可变频率驱动调整的设定点误置)或管道的误操作。失稳事件具有不同 的严重程度(其中潜在的泄漏或裂缝具有最高的严重程度)。但是，每种失稳事件都需要 得到某种程度的关注。如果低水平失稳事件继续发展而不实施补救措施步骤，则管道的高 效操作会受到影响，导致潜在的故障安全操作(例如，向管道泵的不充分的流体供给、管道 内的压力过高、部件故障等等)。通过实施矫正措施来稳定化失稳事件，可以防止潜在的裂 缝和泄漏，保持稳定的操作，恢复高效的管道操作，防止对仪器的损害，并可延长管道寿命 (通过减轻管道的应变、疲劳和磨损)。根据本发明的一个方面，以所允许的最高采样率或以与所述管道关联的压力变送传感器的采样率极限进行对所述管道网络内的压力波的感测。使用现有的管道仪器实现所 述采样，并且所述采样不需要为了事件检测而在所述管道上设置附加的或定制的仪器。反 复进行采样，以确定在所述管道中失稳事件的存在。响应于对所述压力波的感测而确定在 所述管道网络中可能的失稳事件的存在可包括检测所感测的压力波的变化。这可包括使用 SCADA系统来确定在管道系统内的在受压的液压网络上是否发生了快速压力衰减和随后的 泄漏事件的分段减压特性。所述方法优选包括确定检测到的变化是否超过可接受的标准偏 差。与现有技术系统不同地，在本发明中采用的标准偏差的使用考虑了管道操作的不同模 式(例如，管道流体从一端被推进到另一端但也在中间点处被抽取的汲取模式，以及管道 流体在中间点处不被抽取的密闭管道模式)。现有技术系统依赖于固定阈值。当超过该阈 值时，触发警报。根据本发明的一方面，所采用的阈值根据由操作模式的改变引起的操作条 件的改变、由流体的正常噪声、温度、不同类型(例如，汽油或柴油燃料)和管道位置(例 如，在路面上方、路面下方、水下)而引起的操作改变而改变。该阈值可响应于已知的操作 条件或事件而增大或减小。例如，该阈值可响应于泵或其他管道仪器的启动或关断而增大。 阈值的增大可防止识别出仅可归因于部件启动的在操作上可接受的失稳事件。当泵关断 时，重新获得稳态，阈值可从暂态噪声减小或重调到稳态正常噪声，从而更严格地监视系统 的在操作上不可接受的失稳事件。这允许检测到在阈值保持恒定的情况下尚未被识别出的 失稳事件。使用所述标准偏差，可分析所报告的高速压力衰减，以确定其是起源于已知的管 道操作活动还是可归因于潜在的泄漏或其它失稳事件。高速压力衰减的存在表明泄漏或裂 缝。在管道被淹没在水下时，会存在与压力衰减相反的由于进入管道的水对管道施加的压 力而引起的压力增大。进行所报告的压力反应时间与最近的管道操作活动的时间的比较， 以通过相对于已知的管道参数和流体波传播特性比较时间、速度和距离计算来确定该活动 与压力响应的检测之间的时间差和线性管道距离是否是由正常的管道活动引起的。感测到 的失稳事件的压力脉冲在移动通过管道时要快于流体在网络内的正常流动分布。 根据本发明的另一方面，监视所述管道网络的方法还包括响应于所感测的压力波 而确定在所述管道网络中可能的失稳事件的位置。可能的失稳事件的存在和位置被报告给 所述管道网络的一个或多个操作者。在所述失稳事件为高水平时，操作者采取适宜的补救 措施(例如，泵关断、设定点调整、阀门操作、系统关断)来最小化流体从系统的损失并最小 化对周围环境的影响。响应于所感测的压力波确定在管道网络中可能的失稳事件的位置的 步骤可包括识别出在第一感测时刻在哪些预定位置感测出表明压力反应的失稳事件(例 如，裂缝)，然后识别出在第二感测时刻在哪些预定位置感测出所感测的压力波发生，并基 于在所述第一感测时刻和在所述第二感测时刻所感测的压力波的位置而确定可能的失稳 事件的位置。分析多个同步(coincidentally timed)压力反应，以确定引起该压力反应的 事件的可能位置。比较所感测的反应的时间表以相对于受验管道系统和该管道内的流体或 流体集合的已知参数而获得合理性。根据本发明的另一方面，监视管道网络的方法还包括确定所述可能的失稳事件的 确定性(certainty)并将所述可能的失稳事件的存在、位置和确定性报告给所述管道网络 的一个或多个操作者。所述可能的失稳事件的确定性包括比较基于所感测的压力波而对可 能的失稳事件的确定与一个或多个当前感测的管道网络操作条件。本发明的另一方面是提供一种监视管道网络以检测所述管道网络中的失稳事件的系统。所述管道网络包括第一设备、第二设备、连接所述第一设备和所述第二设备以使流 体可在所述第一设备与所述第二设备之间流动的至少一个管道段、以及连接到所述至少一 个管道段的至少一个泵站(其包括泵组)。在本发明的范围内可预期各种设备，其包括但不 限于精炼厂、石化生产设备、泵站、贮存设备、分配终端、钻井台以及海上钻井平台。例如，管 道可从精炼厂延伸到分配终端、海上钻井平台或终端到岸上贮存或处理设备或精炼厂。所 述网络不限于两个设备。各种组合和数目的设备和管道段被视为在本发明的范围内。每个 泵站优选包括至少一个泵。泵站可包括离心型泵或泵组，用于以希望的压力和速率从上游 管道段抽取流体并以希望的压力和速率将流体推进到下游管道段。所述监视系统包括多个 压力感测装置，其用于感测在所述管道网络内一个或多个压力波的存在。每个压力感测装 置优选为与所述管道关联的现有的压力传送器。所述多个压力感测装置优选包括用于每个 泵站的压力感测装置对。所述压力感测装置对中的第一感测装置被设置在所述泵或泵组的 一侧，并且所述压力感测装置对中的第二感测装置被设置在所述泵或泵组的相反侧。每个 压力感测装置能够感测所述管道网络内的一个或多个压力波。所述监视系统还包括多个远 程监视装置，其被操作地连接到所述第一设备、所述第二设备和至少一个泵站。所述远程监 视装置监视所述管道网络的操作并从所述感测装置和其它监视装置收集所述管道网络的 操作数据。所述多个压力感测装置中的每一个可操作连接到至少一个远程监视装置。所述 监视系统还包括操作地连接到所述多个远程监视装置的控制单元，所述控制单元用于基于 从所述多个远程监视装置接收到的信号而控制所述管道网络的操作。所述控制单元检测在 所述管道网络中可能的失稳事件的存在并基于所感测的压力波而确定可能的失稳事件在 所述管道网络中的位置。通过压力感测场定位设备和处理器的高速的时间同步阵列来进行 该应用。 所述控制单元包括实时优化器。所述实时优化器基于所感测的压力波而确定在所 述管道网络中失稳事件的存在。此外，所述实时优化器确定是否存在所感测的压力波的变 化并确定是否每个变化或变化组超过可接受的标准偏差(相对于当前模式的凭经验确定 的正常管道系统行为)或其他统计比较器(例如，网络中的减压的正或负变化率)。所述实 时优化器还通过比较基于所感测的压力波的对可能的失稳事件的确定与由多个远程监视 装置感测的一个或多个感测的管道网络操作条件来证实并确定所述可能的失稳事件的确 定性。所述实时优化器基于压力感测装置的位置而确定在所述管道网络中所述失稳事件的 位置，所述压力感测装置感测特定反应的压力波和关于凭经验确定的可接受的液压分布的 实际实时管道系统液压特性。所述控制单元响应于存在失稳事件的确定而识别用于解决失稳事件的补救措施， 包括但不限于修改操作参数、重设仪器、通知人工管道控制器、和/或维修检查仪器。在检 测到裂缝或泄漏的情况下，所述控制单元识别或自动执行补救措施，以最小化从系统的流 体损失。所述补救措施包括但不限于切断泵的电源以减少向漏洞的流动、暂时关断管道、使 管道内的流动转向、以及隔离泄漏部位。本发明的另一方面是提供一种有效地提供警报管理以减少误警报的数目的系统。 在管道网络的正常操作期间，产生不可归因于失稳事件的各种稳态和暂态压力分布，但会 产生发生警报信号的压力活动。这可归因于正常管道操作且可表明操作模式的改变和/或 操作事件的改变。例如，将操作模式从密闭管道模式改变为汲取模式会在网络内产生引起警报的压力波。类似地，泵单 元在网络内的正常操作(即，接通、关断泵或者调整可变频率 驱动器)会在网络内产生引起警报的压力波。这些压力波反映出正常的管道操作，但却会 在一天内引起几百次的误警报。根据本发明的系统的动态性质提供了有效的警报管理以减 少误警报的总发生率。误警报的这种减少为管道操作者提供了更多的时间来解决并响应于 实际警报并提高了操作者对实际警报的敏感度。根据本发明的另一方面，提供了一种用于管理对管道网络中的可能的失稳事件的 警报的产生的方法和系统。所述系统优选进行在此描述的方法。所述方法包括在所述管道 网络内的预定位置处感测所述管道网络内的一个或多个压力波，基于所述管道网络的操作 模式、所述管道网络中的当前操作条件和所述管道网络中的当前操作事件中的至少一者而 自动调整在所述预定位置处所述管道网络的预定的稳定操作阈值，并通过确定所感测的压 力波是否超过经调整的预定的稳定操作阈值而确定所述管道网络中可能的失稳事件的存 在。响应于该确定，所述方法还包括在所感测的压力波超过经调整的预定的稳定操作阈值 时产生表明可能存在失稳事件的警报。响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中可 能的失稳事件的存在还包括检测所感测的压力波的变化并确定检测到的变化是否超过可 接受的标准偏差。所述可接受的标准偏差可以是凭经验确定的标准偏差。所述方法还包括 确定是否存在在检测所感测的压力波的变化之后的随后的减压特性。当存在该特性时，产 生表明存在泄漏的警报。本发明的另一方面是提供一种监视系统，其用于检测管道网络中的失稳事件并诊 断失稳事件以识别出(i)所述失稳事件的位置和(ii)识别出所述失稳事件的潜在起因和 补救和/或矫正措施。所述系统尤其可用于诊断高程度和低程度失稳事件，以便实施矫正 措施以最小化对所述管道网络的任何长期有害影响并使所述网络迅速地恢复到稳定操作。根据本发明的另一方面，提供了一种管道监视系统，其诊断失稳事件的潜在来源。 所述系统包括控制单元，其通过比较使用基于专家的诊断子程序的所感测的失稳事件的特 性与在先的失稳事件、管道网络的当前操作模式、管道网络中的当前操作条件和管道网络 中的当前操作事件中的至少一者来诊断所感测的失稳事件的潜在的起因。所述控制单元响 应于存在可能的失稳事件的确定而识别补救措施以隔离或矫正所述可能的失稳事件。所述 控制单元接下来将所述补救措施报告给所述管道网络的操作者。还预期所述控制单元自动 执行所述补救措施。
在阅读了以下详细的描述并参考附图之后，本技术的上述和其他优点将变得显而 易见，其中相似的参考标号表示相似的要素，并且其中图1是根据本技术的特定方面的示例性管道网络；图2是根据本技术的方面的图1的控制中心的示例性实施例；图3是由图1的管道网络中的裂缝引起的压力波的示例性实施例；图4是根据本技术的方面的图1的控制中心中向管道操作者示出的显示的示例性 实施例；以及图5是根据本发明的方面之一的一个逻辑流程的示例性实施例。
具体实施例方式在以下的详细描述和实例中，将关于其优选实施例描述本发明。然而，在以下描述 对于本发明的特定实施例或特定用途为具体的程度上，其旨在仅为示例性的。因此，本发明 不限于以下描述的具体实施例，而是包括落在所附权利要求的真实范围内的所有替换、修 改和等效物。本发明旨在一种 用于检测在一个或多个管道网络中失稳事件的发生的系统和方 法。术语“失稳事件”旨在包含对管道网络的稳定操作有不利影响的任何事件或活动，其包 括但不限于泄漏、裂缝、仪器故障、仪器失灵、处理错误等等。特别地，监督控制和数据采集 (SCADA)单元利用实时优化器(RTO)来通过以下步骤检测管道中的失稳事件检测管道内 的压力反应，比较这些反应与用于当前管道模式的凭经验确定的可接受性，排除由已知的 管道事件引起的那些反应，使用声纳测距法确定这些压力反应所来自的位置，并评估其它 实时操作数据以证实裂缝的发生。RTO是基于专家算法的控制系统，其被设计为最优化安全 性并最小化由失稳事件引起的对管道的环境影响，同时有效地管理警报事件的产生。为了 增强对管道中的失稳事件的检测，RTO分析来自SCADA单元的并行或实时操作数据。通过 该分析，如果检测到可能的失稳事件，则通过SCADA单元产生警报以向操作者警示管道网 络。可以以图形、声音、或文字、或其组合的形式向操作者提供用于评价裂缝的可能性的信 息。预期该系统可推荐或自动执行矫正措施以最小化失稳事件对管道系统的影响并将管道 网络恢复到稳定的操作。现在转到附图，并且最初参考图1，示例根据本技术的一些方面的管道网络100。 在管道网络100中，将诸如一种或多种流体商品的流体(例如，油、气体以及由其产生的产 物)从第一设备102通过各种管道段104和泵站106a-106n输运到至少第二设备108。第 一设备102和第二设备可以是与油、气体和/或由其产生的产物的制造、处理以及运输相关 联的任何设备，其包括但不限于油田采油树、表面设备、分配设备、油砂厂等等、海上钻井平 台、海上分配或输运终端、精炼厂、石化设备等等。管道段104可包括用于使流体商品通过 其而输运的管状构件。应注意，η可以为任何整数，并且该实施例仅仅用于示例的目的。例 如，其它实施例可包括一个或多个产品带或注入点、管道中的分支、以及任何数目的中间泵 站。本发明旨在用于具有一个或多个分支的各种类型的管道网络。泵站106a_106n包括一个或多个泵110a_110n、一个或多个传感器112a_112n、和 /或一个或多个仪表108a-108n。泵IlOa-IlOn可包括一个或多个同步电动机泵、可变频率 驱动(VFD)泵和/或类似的泵。在每个泵站106a-106n中，压力传感器112a-112n优选既 被设置在第一个泵IlOa-IlOn的上游也被设置在最后一个泵IlOa-IlOn的下游，如图1和 图3所示。仪表108a-108n通常仅被设置在流体商品进入或离开管道网络100的位置处， 如图1所示。为了管理和监视管道网络100的操作，利用诸如远程监视装置120、121和 122a-122n的各种基于处理器的装置来收集和沟通关于操作设定的数据，这些操作设定包 括仪器设定(例如，仪器状态等等)和管道网络100的测量参数(例如，压力、温度、流速等 等)。远程监视装置120、121和122a-122n可以为可编程的逻辑控制器(PLC)、循环控制器、 流动计算机、远程终端单元(RTU)、人机界面(HMI)、服务器、数据库和/或这些类型的基于 处理器的系统的组合。这些远程监视装置120、121和122a-122n还可包括监视器、键盘、指点装置和其他用于与操作者交互式活动的其他用户界面。每个远程监视装置120、121和122a-122n可被设置在第一设备102、泵站 106a-106n以及第二设备108中的一者或多者中以收集来自传感器112的数据、来自于管道 网络100关联的仪器和/或仪表108a-108n的诸如操作设置或遥测数据的操作数据。来自 仪器(例如，泵IlOa-IlOn和/或仪表108a-108n)和传感器112a-112n的控制信号受到由 作为该仪器或仪表108a-108n的部件的开关或变换器传送控制信号的距离的限制。因此， 每个远程装置120、121和122a-122n操作作为用于来自一个特定泵站106a-106n或其他管 道设备的数据的中央收集位置。作为一实例，操作设置可包括关于汲取率、泵状态、减阻添 加剂(drag reducer additive) (DRA)注入器状态、阀状态、DRA注入速率、可变频率驱动设 定、管道段104中的流速、设备102和108中的容箱内的流体的高度、流体温度；管道段104 中的压力、流体商品的密度和/或批接口的数据。远程装置120、121和122a-122n在本机 存储器中接收、处理并存储各种控制信号。以该方式，可以有效地管理对每个位置的操作设 置以进一步分配到控制中心126。远程装置120、121和122a-122n通过网络124与设置在一个或多个控制中心126 中的其他装置交互以进一步处理操作数据。控制中心126可包括容纳各种基于处理器的 装置的一个或多个设备，这些装置具有用于管理仪器并监视沿管道网络100分布的传感器 112a-112n或仪表108a-108n的应用。下面在图2中更详细地示出了控制中心126。因为 每个远程装置120、121和122a-122n和控制中心126被设置在不同的地理位置 (例如不同 的机构、城市或国家)中，网络124提供在远程装置120、121和122a-122n与控制中心126 之间的通信路径。网络124可提供不同的网络装置(未示出)，例如路由器、开关、桥接器， 例如可包括一个或多个局域网络、广域网络、服务器区域网络或市域网络、或者这些不同类 型网络的组合。本领域技术人员理解由远程装置120、121和122a-122n以及控制中心126 内的装置对网络124的连接和使用。在图2中示例了根据本发明的方面的控制中心126。控制中心126用于监视并控 制管道网络100中的仪器和传感器112a-112n。作为由控制中心126进行的操作的一个具 体实例，在下面的附录A中列出了伪码。控制中心126包括通过网络212而耦合到各种控制 装置214a-214n的监督控制和数据采集(SCADA)单元202。SCADA单元202为管道操作者 提供用于操作管道网络100中的仪器的入口。虽然示例了单个SCADA单元202，但应理解， 控制单元126可包括一个大或多个局部或区域性的SCADA单元和一个或多个主SCADA单元 以在其他控制中心体系结构中管理局部SCADA单元。SCADA单元202包含执行用于管理流体商品的输运的特定功能的一个或多个�？� 或部件。例如，SCADA单元202可包括SCADA应用204，该SCADA应用204包括一个或多个 软件程序、例行程序(routine)、指令和/或代码组以管理管道网络100的操作。SCADA应 用 204 可包括 TELVENT 的 OASyS DNA ；ABB, Inc.的 Ranger ；GE, Inc.的 Intellution ；禾口 / 或 Control Systems International (CSI), Inc.的 UCOS。SCADA 单元 202 包括数据通信模 块206和数据库208。数据通信�？�206包括管理与其他装置的通信(例如，以特定的间隔 请求来自远程装置120、121和122a-122n的操作设置，或者向装置120、121和122a-122n 提供仪器设置)的指令组。数据库208可以为用于存储数据的任何常规类型的计算机可读 存储装置，其包括硬盘驱动器、软盘、⑶-ROM和其他光学介质、磁带等等，其存储操作设置。SCADA 应用204分析操作设置，其可包括将操作设置转换成用于呈现给操作者的特定格式 和/或识别警报条件。然后将该分析的结果以及操作设置存储在数据库208中作为操作设 置和操作报告。然后，将所述操作设置和操作报告同步到其他位置中的附加SCADA单元的 其他数据库。此外，操作设置和操作报告可通过网络212而被呈现给基于处理器的装置(例如， 控制装置214a-214n)，以向操作者提供与管道网络100的实时操作有关的数据。控制装 置214a-214n可以为计算机、服务器、数据库和/或这些类型的基于处理器的系统的组合， 其还可包括显示单元(例如监视器或其他视频显示器)、键盘、指点装置和用于与操作者 交互的其他用户界面。可包括与网络124相似的部件的网络212可被用于提供控制装置 214a-214n与SCADA单元202中的数据通信�？�206之间的通信路径。典型地，网络212 (其 可包括不同的网络装置(未示出)可包括一个或多个局域网络或服务器区域网络，但还可 包括广域网络、市域网络、或用于特定操作的这些不同类型的网络的组合。本领域技术人员 理解由控制装置214a-214n和SCADA单元202对网络212的连接和使用。为了操作管道网络100，操作者将操作指令输入控制装置214a-214n之一中。例 如，使可包括仪器设置或流速或操作模式(即，密闭管道模式(tight line mode)或汲取模 式)的这些操作指令通过SCADA单元202中的数据通信�？�206而与SCADA应用204通 信。SCADA单元202将操作指令存储在数据库208中并可使操作指令与其他SCADA单元同 步。SCADA应用204分析操作指令并将操作指令转换成仪器设置，这些仪器设置可以为远程 装置120、121和122a-122n可接受的相同或不同的格式。SCADA应用204将操作指令从用 于操作者的测量的单位转换成用于远程装置120、121和122a-122n的测量的单位。然后通 过数据通信模块206而将仪器设置发送到远程装置120、121和122a-122n。一旦接收到仪 器设置，远程装置120、121和122a-122n承认该仪器设置并通过将适宜的控制信号提供给 该仪器而发送该仪器设置。然后由各自的仪器执行该仪器设置(例如，打开或关闭流动控 制装置、启动或停止泵、和/或启动或停止DRA注入器以调整向管道段104中注入DRA的速 率)。为了有效地操作管道网络100并使管道网络100将大量流体从一个设备102输运 到另一设备108，使用泵IlOa-IlOn来将管道中的压力增大到远大于包围管道段104和泵站 106a-106n的气氛的压力的压力水平。该压力差对用于容纳正输运的流体的管道网络100 的各种部件施加应力。由于这些压力，可能使包含该压力差的部件(特别地，折衷区域(腐 蚀)或低速率管道部件)裂缝，如下图3所示。还可能使包含在泵站中和其他地方的管道 仪器发生故障或不当操作，这可产生导致可能裂缝的不稳定操作条件。此外，由管道操作者 通过控制装置214之一输入的不当操作指令或者操作者用于响应于操作模式的改变或管 道内的流体的改变而调整必要的操作指令的失败也会导致不稳定操作。当管道网络100的部件存在裂缝300时，随着首批流体分子通过压力差而从管道 挤出，裂缝位置处的压力迅速改变。该压力改变使邻近裂缝的流体中的压力响应于初始压 力改变而改变。该效应作为压力波、冲击波或声波301而被传输通过管道网络100。压力波 301以相对于流体或成批流体(气体或液体)的链的声波特性的速度而沿着管道的长度行 进通过流体，从而压力波行进的时间与其已行进的距离是在数学上可相关的。泵100或其 他管道部件的操作可产生以相似的方式行进通过管道的压力波或声波。管道段的不稳定操作也会在管道内产生压力波或声波。这样的波可能不会像与裂缝关联的波那么强。被设计为检测管道网络中的裂缝的许多现有技术系统(上面描述了一些)典型地 在其分析中不使用对压力波的检测。这些系统依赖于均衡算法以确定流体是否在未测 量位 置处离开管道来确定是否存在裂缝。应理解，这些现有技术系统在可发生裂缝检测之前需 要使足够量的流体通过该裂缝离开管道。由于推定性测量系统很普通并且对液压波速和在 密闭的受压液压网络中的在裂缝事件之后的后续分段减压相对迟钝，这会在裂缝周围的区 域中导致显著的环境影响。上述感测声波的系统仅仅隔离裂缝而不隔离影响管道网络的稳 定操作的其他失稳事件。为了提供对包括裂缝300的失稳事件的近实时检测并由此允许更快速有效的动 作，利用实时优化器(RTO) 210来分析SCADA单元202内的操作设置。这实时地提高了管道 网络100的操作以更有效地响应于失稳事件。RTO 210可被实施为与SCADA单元202或具体地说SCADA应用204和数据库208 交互的一个或多个软件程序、例行程序、软件包、和/或计算机可读指令。还可以任何合适 的计算机编程语言写入RTO 210。通过RT0210，可向操作者提供附加的功能以通过对压力 波301的检测和分析而提供包括裂缝300的疑似管道失稳事件的报告和其他通知(可视的 或可听的)。这些通知允许操作者响应于高程度失稳事件和这样的低程度事件，如果忽略该 低程度事件，则该低程度事件最终会导致包括裂缝的高程度失稳事件。为了获得与用于分析的压力波有关的信息，RTO 210需要收集附加信息，通过远程 装置120、121和122a-122n可收集并处理这些附加信息。与以固定间隔进行预定采样的 现有技术系统不同，以压力传送传感器112所允许的最高速率进行对压力波的采样。这显 著地降低了压力波未被检测到的可能性。典型地以高速率(例如，每50毫秒)通过远程 装置120,121和122a-122n测量并处理由压力传感器112a-112n向远程装置120,121和 122a-122n报告的压力的电气表示。这不同于现有管道，在现有管道中，通常丢弃先前的值， 而以低得多的频率(例如，每10秒)将值发送到控制中心126。结果，根据本发明的系统的 实施需要修改远程装置120、121和122a-122n以对压力值进行统计计算。具体地，对在一 短时长(例如，15秒)期间收集的压力波计算标准偏差。根据本发明，计算出的标准偏差具 有滚动的特性。例如，使用在时刻tl与t5之间收集的压力波来计算标准偏差。使用在时 刻t2与t6之间收集的压力波来计算下一个标准偏差。使用在时刻t3与t7之间收集的压 力波来计算下一个标准偏差。以该滚动方式计算所有的随后的偏差。比较而言，现有技术 系统在固定的间隔中(例如，tl到t5，t6到tlO，til到tl5)检查其获得的声波信息。通 过这样的检查，会忽视在一个周期中开始且在另一个周期中结束的失稳事件。根据本发明 的标准偏差的滚动计算不会发生这种情况。不旨在将本发明限制为使用凭经验计算的标准 偏差；相反地，包括但不限于微分函数(1次、2次和3次微分)、积分函数的多种基于经验的 确定(其是基于力拟合模型(force fit model))同样在本发明的范围内。操作设置被建立为使得野外装置120、121和122a-122n具有可应用于其分析的表 示将应用于所计算的标准偏差的因子(multiplier)的数字。如果压力波112a-112n接下 来报告超过用所应用的因子计算出的标准偏差的压力，则远程装置120、121和122a-122n 将宣告检测到压力波301。管道系统内的正常液压噪声产生操作的管道典型模式的特定标 准偏差特性，同时诸如管道完整性的丧失(裂缝)的失稳事件将产生与正常模式标准偏差特性的族不同的标准偏差特性。相 似地，泵的启动或关断或者管道的不稳定操作将产生与 正常模式标准偏差特性的族独特地不同的标准偏差特性。为了使不同压力传感器112a-112n之间的压力波301相互关联，对在管道网络100 上的所有远程装置120、121和122a-122n之间同步化的时间的精确测量是重要的。通过在 远程装置120、121和122a-122n内设置接收器和适宜的附加电子设备以允许从用于全球定 位系统的卫星发送收集并向远程装置120、121和122a-122n的逻辑单元提供高度精确的时 间同步更新，可以实现这一点。如上所述，可通过被视为正常的管道操作的部分的其他方式而在管道网络100中 引起压力波301，这些其他方式包括但不限于启动和停止泵IlOa-IlOn以及打开和关闭阀。 通过实时地调整警报触发阈值或者将其从考虑为裂缝检测的那些压力波中去除而将由这 些事件引起的压力波301考虑进去是很重要的。对于由检测压力波的相同远程装置120、 121和122a-122n初始化的那些事件，可以在该远程装置120、121和122a_122n处实现这一 点。可以向远程装置120、121和122a-122n附加逻辑单元(logic)以在对导致压力波的仪 器设置的调整之后的特定时长内禁止压力波检测。或者，可以响应于正常的操作事件而调 整(例如，提高或降低)用于失稳事件的触发阈值，以便在将正常操作条件考虑进去的同时 仍可检测出失稳事件。更好的可能方法包括在高速趋势分析下表征正常的管道操作事件并 构造正常管道动作特性的比较矩阵，并通过利用凭经验确定的标准偏差检查这些液压特性 而提供从正常管道操作事件和噪声中对失稳事件的增强的辨别力。这将提供通过该系统管 理警报(即，假警报)的产生的有效工具。如上所述，在管道网络的正常操作期间，产生不可归因于失稳事件的各种压力波， 但却产生会产生警报信号的压力活动。控制中心126以及远程装置120、121和122a-122n 可考虑归因于正常管道操作的压力波。可通过对警报触发阈值的必要调整来减少这些波， 从而减少所产生的假警报的数目。当前的监视系统在管道操作的给定的一天内产生几千个 警报。这些警报中很多是虚假的，导致操作者清除或忽略了低程度警报。这不仅减小了操 作者在处理每次警报时花费的时间量，还使操作者对响应于低程度警报的敏感性降低。与 已知的管道操作、其可接受的反应以及对其的触发阈值的调整关联的压力波的折扣可被有 效地减少至少60%，更优选减少至少80%。这表示液压警报的产生的显著减少，为操作者 提供了更多的时间来响应于实际的警报且还在不稳定操作导致高程度警报和对管道的潜 在损害之前响应于表明不稳定操作的低程度警报。为了向RTO 210提供与压力波的检测有关的信息，远程装置120、121和122a-122n 与数据通信�？�206、SCADA应用204和数据库208交互。从那里，RTO 210根据其算法的 需要而检索数据。一旦接收到压力波报告，RTO 210在预定的时长内对于管道网络100的特定距离 等待可用的其他压力波报告。来自失稳事件的压力波会引起多于一个压力波报告，需要具 有两个或更多个报告来确定失稳事件的位置。通过将管道的长度除以声音在包含在管道中 的流体中的速度而确定等待的时长。RTO 210将忽略由管道仪器的正常操作引起的压力波。通过检查正常化的常规 液压特性或者通过即刻掩蔽来自RT02的正常管道仪器动作，这些压力波被视为“常规疑 似”。为了实现这一点，RTO 210保持列出了引起压力波301的各种正常的操作管道活动的表，并在该表中存储由该活动引起的压力波301到达管道网络100上的每一个压力传感器 112a-112n所需花费的时间。RTO 210必须比较由压力传感器112a-112n报告的每一个压 力波与管道上的最近的活动，如果接收时间表明它们是在管道活动期间产生的，则不将它 们考虑为失稳事件检测。RTO 210识别和更新常规疑似的操作的具体实例被示例为在附录 A中的“更新常规疑似”和“是常规疑似”下的伪码。现有技术系统比较所感测的波与所存 储的泄漏分布。然而，这些系统的容量有限，因为每个泄漏具有独特的分布。因此不能识别 每个泄漏。与现有技术系统不同，本发明比较压力波与正常操作条件或正常操作事件而不 是预定泄漏分布。因此，本发明可以更高的精度更精确地检测异常操作条件。在装配了在这样的波通过管道所花费的时长内发生的压力波301的表之后，RTO 210必须尝试识别波检测的同类(bracketing)对。也就是，来自不同泵站106a-106n的两 个波检测，所述不同泵站分别位于裂缝300的两侧。裂缝将被定位在这两个站之间。可通 过按时间顺序排列这些检测，然后选择来自独特的站106a-106n的最初的两个，同时考虑 在成批网络(batched network)上的该事件两侧的流体的任何声波速特性，从而实现这一 点。然后使用下式来确定该检测对是否为同类的确定如果(Vt1)( t21则该对为同类对其中t2 =第二检测的时间、=第一检测的时间；以及t21 =波从第二检测的站行进到第一检测的站的时间也就是，如果时间差不足以使波301从一个站106a-106n行进到另一个站时，则波 300的来源肯定在两站之间。如果选中的对未被证明是同类对，则必须依次检查每个附加的 对以尝试识别出同类对。波检测的同类对的识别提供了一种用于确定波300的来源(或疑似裂缝)的位置 的方法。可以采用下式来进行该确定d2 = 0. 5* [d12+ (^t1) *ws]其中d2 =从发生第二检测的泵站106a-106n到发生第一检测的泵站106a-106n 的距离t2 =第二检测的时间、=第一检测的时间d12 =与发生第二检测的泵站和发生第一检测的泵站的距离ws =波速(声音在流体中的速度)不能使用不是同类的并非由两个站的操作活动引起的压力波301的检测来确定 压力波301的起源，然而，其仍提供比单个压力波检测更多的位置信息。在该情况下，RTO 210可以通过比较接收到压力波301的两个时间来确定压力波301起源于站106a-106n的 哪一侧。可以按以下方式实现这一点。如果压力波301由位于该站106的第一侧的传感 器在位于该站的邻近的第二侧的对应传感器检测到其之前被检测到，则压力波起源于该站 106的第一侧。如果压力波301由位于该站106的第二侧的传感器在位于该站的第一侧的 对应传感器检测到其之前被检测到，则压力波起源于该站106的第二侧。RTO 210还提供对压力趋势的分析证实压力波检测的结果。一种证实失稳事件泄漏初始事件特征(signature)检测的方法为比较在压力波301之前的受验段(subject segment)的节点压力的斜率与在压力波301之后的相同节点压力的斜率。通过存储来自预 定的且有意义的短暂时间间隔的多个压力值而由RTO 210计算压力的斜率。然后通过下式 确定斜率斜率=(最新压力值-最早压力值)/(当前时间-最早时间)使压力波301之前的斜率与压力波301之后的斜率比较。如果斜率减小且减小值 大于预设参数的值，则由于压力波301而改变了压力趋势，并且该信息证实了裂缝300或其 他失稳事件的可能性。其他数学或统计方法也是可用的(例如改变的速率、△的和、或其 组合)。如果测量是可用的，则RTO 210还可提供对流体通过管道网络100的净流动的趋 势的分析以证实压力波检测的结果。通过从在管道网络100的所有入口和出口处的仪表 108a-108n获得所测量的流速并对它们求和(流入为正，流出为负)，确定该趋势。由RTO 210进行的该操作的具体实例被示例为在附录A中的“RT0事件检测”下的作为“存储线路流 动数据”的伪码。然后比较在压力波301之前和在压力波301之后的该求和的结果。如果 求和增大且增大值大于预先配置的参数的值，则由于压力波301而改变了净流动的趋势， 并且该信息证实了裂缝300或其他失稳事件的可能性。如果SCADA应用204提供线路均衡函数，则RTO 210可进行另一证实，其中线路均 衡函数是泄漏检测的传统方法并通过比较进入和离开管道网络100的体积与管道网络100 中的体积而实现。典型的线路均衡函数将通过数据库208而使RTO 210可使用这样的值， 该值称为线路均衡发散，其表示在一短时长(典型地为几分钟)内线路均衡计算的失衡的 改变。RT0210提供对线路均衡发散的趋势的分析以证实该压力波检测的结果。通过比较在 从压力波301之前的时间内的线路均衡发散的斜率与在从压力波301之后的时间内的线路 均衡发散的斜率，确定该趋势。通过存储预定时间间隔的多个线路均衡发散值而由RTO 210 计算线路均衡发散的斜率。在示例性方法中，通过下式确定斜率斜率=(最新线路流动发散值_最早线路流动发散值)/(当前时间_最早时间)RTO 210的该操作的具体实例被示例为在附录A中的“获得线路流动数据”下的 伪码。使在压力波301之前的斜率与在压力波301之后的斜率比较。如果斜率增大且增大 值大于预先配置的参数的值，则由于压力波301而改变了线路均衡发散的趋势，从而该信 息证实裂缝300的可能性。有益地，该证实将在线路均衡函数确定存在裂缝300之前发生。 多个独立的证实数据允许较低的指示线路均衡发散以进一步支持裂缝可能性。RTO 210通过将数据置于数据库208中而基于压力波检测和其它证实数据向操作 者通知已发生可能的失稳事件的管道。这包括事故(incident)报告的产生。由RTO 210 进行的该操作的具体实例被示例为在附录A中的“产生事故报告”下的伪码。RTO 210基于 可用证据的程度而向操作者报告不同的确定性水平。在下面的表1中进一步示出了报告水 平的示例组。水平1代表已发生裂缝300的最高确定性水平，而水平4代表较低的确定性 水平。随着RTO 210获得更多的证据，被报告给管道网络100的操作者的水平可以改变。
权利要求
1.一种实时监视管道网络以识别该管道网络中的可能的失稳事件的方法，包括 在所述管道网络内的预定位置处感测所述管道网络内的一个或多个压力波；以及通过检测所感测的压力波的变化并确定检测到的变化是否超过可接受的标准偏差，响 应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中可能的失稳事件的存在。
2.根据权利要求1的方法，其中所述可接受的标准偏差为凭经验确定的标准偏差。
3.根据上述权利要求中的任何一项的方法，其中响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中可能的失稳事件的存在还包括 确定在检测所感测的压力波的变化之后是否存在随后的减压特性。
4.根据权利要求3的方法，还包括当确定存在所述随后的减压特性时，发出表明存在泄漏的警报。
5.根据上述权利要求中的任何一项的方法，其中响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中可能的失稳事件的存在还包括 确定所感测的压力波是否超过预定的稳定操作阈值。
6.根据权利要求5的方法，其中基于当前操作模式、当前操作条件和当前操作事件中 的至少一者而自动调整所述预定的稳定操作阈值。
7.一种实时监视管道网络以识别该管道网络中的可能的失稳事件的方法，包括 在所述管道网络内的预定位置处感测所述管道网络内的一个或多个压力波；以及通过确定所感测的压力波是否超过预定的稳定操作阈值，响应于所感测的压力波而确 定在所述管道网络中可能的失稳事件的存在，其中基于当前操作模式、当前操作条件和当 前操作事件中的至少一者而自动调整所述预定的稳定操作阈值。
8.根据上述权利要求中的任何一项的监视管道网络的方法，还包括 确定所述可能的失稳事件的确定性。
9.根据权利要求8的方法，其中确定所述可能的失稳事件的确定性包括比较基于所感 测的压力波而对可能的失稳事件的确定与一个或多个所感测的管道网络操作条件。
10.根据权利要求8或权利要求9的监视管道网络的方法，还包括 产生报告所述可能的失稳事件的存在和确定性的警报。
11.根据权利要求9的方法，还包括 管理所述警报的产生。
12.根据上述权利要求中的任何一项的监视管道网络的方法，还包括响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中所述可能的失稳事件的位置。
13.根据权利要求12的监视管道网络的方法，还包括产生报告所述可能的失稳事件的存在和位置中的至少一者的警报。
14.根据权利要求12或权利要求13的监视管道网络的方法，其中以周期性间隔在所述 管道网络内感测压力波，并且其中响应于所感测的压力波而确定在所述管道网络中所述可能的失稳事件的位置包括识别出在第一感测时刻在哪些预定位置处感测出所感测的压力波；识别出在第二感测时刻在哪些预定位置处感测出所感测的压力波；以及基于在所述第一感测时刻和在所述第二感测时刻所感测的压力波的位置而确定可能的失稳事件的位置。
15.根据上述权利要求中的任何一项的方法，还包括通过比较使用基于专家的诊断子程序的当前失稳事件的特性与在先的失稳事件、所述 管道网络的当前操作模式、所述管道网络中的当前操作条件和所述管道网络中的当前操作 事件而识别出所感测的失稳事件的潜在的起因。
16.根据权利要求15的方法，还包括报告所感测的失稳事件的所述潜在的起因。
17.根据权利要求15的方法，还包括响应于所感测的失稳事件而确定至少一个矫正措施；以及执行向所述管道网络的操作者报告所述至少一个矫正措施和自动执行所述至少一个 矫正措施中的至少一者。
18.—种管理管道网络中的可能的失稳事件的警报的产生的方法，包括在所述管道网络内的预定位置处感测所述管道网络内的一个或多个压力波；基于所述管道网络的操作模式、所述管道网络中的当前操作条件和所述管道网络中的 当前操作事件中的至少一者而自动调整在所述预定位置处所述管道网络的预定的稳定操 作阈值；通过确定所感测的压力波是否超过经调整的预定的稳定操作阈值而确定所述管道网 络中可能的失稳事件的存在；以及当所感测的压力波超过经调整的预定的稳定操作阈值时产生表明可能存在失稳事件 的警报。
19.根据权利要求18的方法，其中响应于所感测的压力波而确定所述管道网络中可能 的失稳事件的存在还包括检测所感测的压力波的变化，并确定检测到的变化是否超过可接 受的标准偏差。
20.根据权利要求19的方法，其中所述可接受的标准偏差为凭经验确定的标准偏差。
21.根据权利要求18的方法，其中产生表明可能存在失稳事件的警报还包括当所感测 的压力波超过所述经调整的预定的稳定操作阈值且检测到的变化超过所述可接受的标准 偏差时产生表明可能存在失稳事件的警报。
22.根据权利要求18的方法，其中响应于所感测的压力波而确定所述管道网络中可能 的失稳事件的存在还包括确定在检测所感测的压力波的变化之后是否存在随后的减压特性。
23.根据权利要求22的方法，其中产生表明可能存在失稳事件的警报包括当确定存在 所述随后的减压特性时，产生表明存在泄漏的警报。
24.一种监视管道网络的系统，其中所述管道网络具有第一设备、第二设备、连接所述 第一设备和所述第二设备以使流体可在所述第一设备与所述第二设备之间流动的至少一 个管道段、以及连接到所述至少一个管道段的至少一个泵站，从而流动通过所述至少一个 管道段的流体流动通过所述至少一个泵站，所述系统包括多个压力感测装置，其用于感测在所述管道网络内一个或多个压力波的存在；多个远程监视装置，其被操作地连接到所述第一设备、所述第二设备和所述至少一个 泵站，其中所述远程监视装置监视所述管道网络的操作并收集所述管道网络的操作数据，其中所述多个压力感测装置中的每一个被操作地连接到至少一个远程监视装置；以及控制单元，其被操作地连接到所述多个远程监视装置，用于基于从所述多个远程监视 装置接收到的信号而监视所述管道网络的操作，其中所述控制单元通过确定是否存在所感 测的压力波的变化和所述变化是否超过可接受的标准偏差而检测在所述管道网络中可能 的失稳事件的存在。
25.一种用于输运流体的管道网络，包括 第一设备；第二设备；连接所述第一设备和所述第二设备以使流体在所述第一设备与所述第二设备之间流 动的至少一个管道段；连接到所述至少一个管道段的至少一个泵站，从而流动通过所述至少一个管道段的流 体流动通过所述至少一个泵站；以及用于监视所述管道网络的操作的监视系统，其中所述监视系统包括 多个压力感测装置，其用于感测在所述管道网络内一个或多个压力波的存在； 多个远程监视装置，其被操作地连接到所述第一设备、所述第二设备和所述至少一个 泵站，其中所述远程监视装置监视所述管道网络的操作并收集所述管道网络的操作数据， 其中所述多个压力感测装置中的每一个被操作地连接到至少一个远程监视装置；以及控制单元，其被操作地连接到所述多个远程监视装置，用于基于从所述多个远程 监视装置接收到的信号而控制所述管道网络的操作，其中所述控制单元基于确定以下 (i)-(iii)中的至少一者而响应于所感测的压力波检测在所述管道网络中可能的失稳事件 的存在(i)检测到的所感测的压力波的变化是否超过可接受的标准偏差，(ii)在检测所 感测的压力波的变化之后是否存在随后的减压特性，以及(iii)所感测的压力波是否超过 预定的稳定操作阈值，其中基于当前操作模式、当前操作条件和当前操作事件而调整所述 预定的稳定操作阈值。
26.根据权利要求M或权利要求25的系统或网络，其中所述控制单元凭经验确定所述 可接受的标准偏差。
27.根据权利要求对到沈中任何一项的系统或网络，其中所述控制单元还通过确定所 感测的压力波是否超过预定的稳定操作阈值而确定可能的失稳事件的存在。
28.根据权利要求27的系统或网络，其中所述控制单元响应于所述操作模式、当前操 作条件和当前操作事件中的至少一者而调整所述预定的稳定操作阈值。
29.根据权利要求对到观中任何一项的系统或网络，其中所述至少一个泵站中的每一 个包括泵，其中所述多个压力感测装置包括用于每个泵站的压力感测装置对，其中所述压力感测装置对中的第一感测装置被设置在所述至少一个管道段中的所述 泵的一侧，并且所述压力感测装置对中的第二感测装置被设置在所述至少一个管道段中的 所述泵的相反侧，并且其中每个压力感测装置能够感测所述管道网络内的一个或多个压力波。
30.根据权利要求四的系统或网络，其中所述控制单元通过比较基于所感测的压力波 的对可能的失稳事件的确定与由所述多个远程监视装置感测的一个或多个感测的管道网络操作条件确定所述可能的失稳事件的确定性。
31.根据权利要求M-30中任何一项的系统或网络，其中所述至少一个泵站中的每一 个包括泵，其中所述多个压力感测装置包括用于每个泵站的压力感测装置对，其中所述压力感测装置对中的第一感测装置被设置在所述至少一个管道段中的所述 泵的一侧，并且所述压力感测装置对中的第二感测装置被设置在所述至少一个管道段中的 所述泵的相反侧，并且其中每个压力感测装置能够感测所述管道网络内的一个或多个压力波。
32.根据权利要求31的系统或网络，其中所述控制单元包括实时优化器，其中所述实 时优化器基于所感测的压力波而确定在所述管道网络中失稳事件的存在。
33.根据权利要求M-32中任何一项的系统或网络，其中所述控制单元响应于存在可 能的失稳事件的确定而识别补救措施以隔离或矫正所述可能的失稳事件。
34.根据权利要求33的系统或网络，其中所述控制单元执行向所述管道网络的操作者 报告所述补救措施和自动执行所述补救措施中的至少一者。
35.根据权利要求M-34中任何一项的系统或网络，其中所述控制单元还通过比较使 用基于专家的诊断子程序的所感测的失稳事件的特性与在先的失稳事件、所述管道网络的 当前操作模式、所述管道网络中的当前操作条件和所述管道网络中的当前操作事件中的至 少一者来诊断所感测的失稳事件的潜在的起因。
36.根据权利要求M-35中任何一项的系统或网络，还包括至少一个显示器，其被操作地连接到所述控制单元，其中在所述至少一个显示器上显 示失稳的存在。
37.根据权利要求M-36中任何一项的系统或网络，其中所述控制单元包括实时优化 器，所述实时优化器确定是否存在所感测的压力波的变化，其中所述实时优化器还确定所 述变化是否超过可接受的标准偏差。
38.根据权利要求37的管道网络，其中所述实时优化器通过比较基于所感测的压力波 的对可能的失稳事件的确定与由多个远程监视装置感测的一个或多个感测的管道网络操 作条件而确定所述可能的失稳事件的确定性。
39.根据权利要求37的管道网络，其中所述至少一个泵站中的每一个包括泵，其中所 述多个压力感测装置包括用于每个泵站的压力感测装置对，其中所述压力感测装置对中的第一感测装置被设置在所述至少一个管道段中的所述 泵的一侧，并且所述压力感测装置对中的第二感测装置被设置在所述至少一个管道段中的 所述泵的相反侧，其中每个压力感测装置能够感测所述管道网络内的一个或多个压力波，其中所述实时优化器基于感测压力波的所述压力感测装置的位置而确定在所述管道 网络中所述失稳事件的位置。
全文摘要
公开了一种用于增强管道网络的操作的实时方法和基于动态逻辑的系统。所述系统和方法进行对管道网络的操作的监视，响应于失稳管道操作的不同程度而产生警报，基于已知的操作事件和操作条件而管理警报的产生，诊断检测到的失稳事件的潜在的来源，并管理管道的操作。
文档编号G01M3/28GK102132138SQ200980133107
公开日2011年7月20日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月27日
发明者K·C·麦克道尔 申请人:�？松梨谘芯抗こ坦�
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