автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль целостности магистральных продуктопроводов по акустическим колебаниям оболочки

На правах рукописи

Патронов Константин Сергеевич

КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОПРОВОДОВ ПО АКУСТИЧЕСКИМ КОЛЕБАНИЯМ ОБОЛОЧКИ

Специальность: 05.11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) на кафедре «Информационная безопасность»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ. доктор технических наук,

профессор Епифанцев Б Н

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор Майстренко В А.

кандидат технических наук Савельев М.Ю.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Томский политехнический

университет

Защита состоится « 11 » мая_2007 года, в 14 00 часов на

заседании диссертационного совета Д212 178 01 при Омском государственном техническом университете по адресу

644050, г. Омск, пр Мира, 11.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять ученому секретарю совета по вышеуказанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ

Телефон для справок (3812) 65-64-92

Автореферат разослан« -/7 » О^/ 2007 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА кандидат технических наук, доцент

Н

М Ю Пляскин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На сегодняшний день доходы российской бюджета в значительной степени зависят от экспорта углеводородного сырья Повышение добычи и обеспечение надежной транспортировки нефти и газа являются приоритетными задачами правительства На магистральные трубопроводы приходится около 98% всего транспорта углеводородов В большинстве регионов РФ, по территории которых проходят магистральные нефтепроводы имеет место воровство нефти и нефтепродуктов из трубопроводов через «врезки» в трубу Масштабы проблемы с хищением нефти вызывают глубокую озабоченность у руководства перекачивающих компаний

На сегодняшний день охрана магистральных продуктопроводов сводится к периодическому патрулированию трасс Такой способ не эффективен по причине их большой протяженности Трубопроводы являются также удобной мишенью для террористов Последствия от вывода из строя, например, магистральных водоводов водоканала или ТЭЦ могут быть катастрофическими для населения мегаполиса

Существующие подходы к нейтрализации новых угроз безопасности трубопроводному транспорту основаны на обнаружении следов выхода продуктов из трубы в окружающее пространство Они не позволяют предотвратить хищения продукта или совершения террористических актов Внедряемые в РФ системы обнаружения утечек также не решают проблему хищения нефтепродуктов из трубопроводов Поэтому задача поиска путей противодействия новым видам угроз является актуальной

Цель работы — оценить возможность создания системы контроля целостности трубопроводов на основе анализа акустических сигналов в оболочке трубы

Задачи исследования:

- выявить закономерности формирования и распространения акустических сигналов в металлической оболочке функционирующих трубопроводов, вызванных установкой на них устройств отбора продуктов,

- определить максимальное расстояние, на котором сигнал «врезки в трубу» может быть обнаружен с приемлемой надежностью,

- исследовать характеристики акустических шумов работающего трубопровода,

- разработать алгоритмы обнаружения и определения координат источников акустических сигналов «врезки» и оценить надёжность их работы

Методы исследований. В диссертации приведены результаты исследований, полученные с использованием методов цифровой обработки сигналов, теории вероятностей и случайных процессов, теории алгоритмов и

языков программирования, математического моделирования Практическая часть исследований (натурные эксперименты) выполнялась на магистральных трубопроводах Омского водоканала и ТЭЦ-5 г Омска Обработка экспериментальных данных осуществлялась на ПЭВМ с помощью специального программного обеспечения, а также с помощью программ и алгоритмов собственной разработки на языках высокого уровня

Научная новизна. Получено математическое выражение, описывающее изменение энергии импульсных акустических сигналов при их распространении в металлической оболочке действующего неизолированного трубопровода

Выявлены закономерности изменения во времени мгновенной «доминирующей» (с максимальной амплитудой в спектре) частоты акустических сигналов, возникающих в оболочке трубы при различных воздействиях на нее (удар, сверление)

Установлена функциональная связь между расстоянием, на которое распространился сигнал ударного происхождения в оболочке трубы и интервалом времени от момента появления сигнала до момента достижения им максимальной амплитуды

Предложен способ определения координаты источника сигнала на трассе трубопровода с помощью одного преобразователя акустических сигналов

Построена математическая модель, связывающая дисперсию фонового акустического шума в оболочке трубопровода и расход жидкости через сечение трубы с учетом расстояния между станцией и измерительным преобразователем

Практическая ценность. Получены оценки по дальности и надежности обнаружения сигналов «врезки» в трубопроводы и даны практические рекомендации по архитектуре построения автоматических сторожевых систем

Внедрение результатов работы Результаты проведенных исследований являются составной частью научно-исследовательской работы, выполненной в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (г Омск) Основные результаты работы внедрены в учебный процесс

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на

- Международном форуме по проблемам науки, техники и образования Москва, 2002 г;

- Научно-практической конференции «Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе». Омск, 2003 Г ,

- Научно-практической конференции «Межрегиональный информационный конгресс МИК-2004» Омск, 2004 г ,

- IX международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях» Воронеж, 2004 г ,

- 10th Jubilee International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists «Modern techniques and technologies MTT' 2004». Томск, 2004 г ,

- Научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» Омск, 2006 г Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных

работ, в том числе монография (в соавторстве), отчет по НИР (в соавторстве), 6 докладов на конференциях и 4 статьи (из них 2 - в журналах из Перечня ВАК)

На защиту выносятся:

1 Математические модели акустических сигналов, возникающих в металлической оболочке трубопровода при различных видах воздействий на нее (удар, сверление)

2 Модели регистрируемого акустического шума в оболочке действующего трубопровода с учетом расстояния между станцией и измерительным преобразователем

3 Алгоритмы обнаружения и локализации мест несанкционированного доступа к продуктопроводам с использованием одного измерительного акустического преобразователя

4 Архитектура систем контроля целостности трубопроводов и обнаружения несанкционированных работ по врезке в трубу

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста, иллюстрируется 76 рисунками и 5 таблицами, состоит из введения, 4 глав, списка используемой литературы из 117 наименований и 4 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цели и задачи работы, указаны методы исследования, изложены научная новизна и практическая ценность результатов

В первой главе изучено состояние вопроса, представлен аналитический обзор работ, освещающих проблемы обнаружения и локализации сквозных повреждений в трубопроводах Проведен патентный обзор различных способов и устройств, предназначенных для решения данной проблемы Проанализированы тенденции развития технических систем противодействия несанкционированному доступу к трубопроводам Сформулирована постановка задачи исследований

В трудах В Н. Антипьева, Ю Д Земенкова, Т В Зверева, В Н Чепурского и др систематизированы и кратко изложены основные подходы к решению задач обнаружения и локализации повреждений в магистральных продуктопроводах, оценены возможности каждого из методов В трудах Б М Лапшина, И О Болотиной, Ю Б Дробота, В А Грешникова и др изложены основы диагностирования герметичности нефтепроводов акустическим методом

В последнее десятилетие наблюдается рост незаконных врезок в трубопроводы с целью хищения перекачиваемого продукта Несмотря на расширение масштабов работ по решению данной проблемы достигнуть удовлетворительных результатов в борьбе с этим явлением не удается

На сегодняшний день на вооружении служб безопасности и диспетчеров насосных станций (НС) имеется ряд способов для обнаружения и локализации искусственных повреждений в трубопроводах

- Лазерный газоаналитический,

- Поверхностной электромагнитной волны;

- Гидравлический,

- Акустический

Первый из них основан на обнаружении попутного с перекачиваемым продуктом газа, выходящего из поврежденной трубы (метана) Второй реализует принцип анализа изменений поверхностной электромагнитной волны, распространяемой вдоль трубы, на основе которого делают выводы о наличии на ее пути дефектов и неоднородностей (удаление грунта, врезки т д.) Третий основан на регистрации кратковременных изменений динамических параметров потока, которые от места разрыва распространяются в обе стороны трубопровода. Последний метод предполагает «прослушивание» и анализ акустических шумов оболочки трубы либо околотрубного грунта Все эти способы теоретически обоснованы, но не обеспечивают обнаружение незаконных врезок в процессе подготовки и установки «откачивающих» механизмов С их помощью в принципе можно обнаружить повреждения трубопроводов

злоумышленниками только после установления «врезки» Поэтому необходимость разработки способа обнаружения самого факта ведения подготовительных работ для незаконной врезки в трубу актуальна

Учитывая технологию установки на трубе под давлением незаконных «врезок» и проведенный анализ известных способов контроля состояния трубопроводов, сделан вывод о целесообразности решения поставленной задачи через развитие акустического метода, основанного на прослушивании сигналов в металлической оболочке трубы

Вторая глава посвящена исследованиям закономерностей формирования и распространения акустических сигналов в металлической оболочке протяженных трубопроводов с целью оценки максимального расстояния обнаружения сигналов «врезки в трубу» и выбора критериев присутствия в шумах полезного сигнала для алгоритмов обнаружения

Обоснованы особенности проведения экспериментальных исследований и выбор измерительной аппаратуры

Экспериментально получена зависимость затухания эталонных сигналов ударного происхождения от пройденного ими расстояния в оболочке неизолированной трубы (рисунок 1)

50 100

Расстояние до удара, м

Рисунок 1 Акустические сигналы ударного происхождения.

А - реализация импульсного акустического сигнала (энергия удара 3 Дж, расстояние до датчика 50 м) Б — изменение параметра «сигнал/шум» для акустических сигналов ударного происхождения с энергией удара 3 Дж

Проведены серии опытов с акустическими сигналами ударного происхождения с энергиями удара от 3 до 320 Дж при различных расстояниях от датчика. В результате получены обобщённые данные по энергиям сигналов и на их основе построена математическая модель (1), связывающая параметр «сигнал/шум» в полосе 0^7 кГц и расстояние между датчиком и точкой удара, а также механическую энергию удара.

Г

У(1,Е) = К

1000 1013 + /

2, 7 • Е ■ 0 4500+Е2-2

+ л/Ё + 2,6

+ 77 (1)

где: К - коэффициент пропорциональности; Е - энергия удара, Дж; г] -«остатки», имеющие нормальный закон распределения (т=0,31 ;а=0,22)\ I -расстояние между датчиком и точкой возбуждения, м; У - энергетическое значение параметра «сигнал/шум».

Экстраполяция хода кривой в соответствии с (1) позволяет оценить максимальное расстояние, на котором возможно обнаружение акустических «сигналов подключения» в неизолированных трубопроводах равное -4600 м. При этом фиксированная величина механической энергии, переданной в оболочку трубы при её повреждении - 320 Дж, значение параметра «сигнал/шум»~3 (10 дБ). В ходе натурных экспериментов на надземных трубопроводах сигнал ударного происхождения с энергией удара 320 Дж был обнаружен на удалении 2400 м. Для подземных трубопроводов значение этой величины при тех же энергиях воздействия прогнозируется на уровне -500 м.

Описан эффект частотно-временного «расслоения» акустических сигналов при прохождении ими некоторого расстояния в оболочке трубы, обусловленный известным явлением дисперсии скоростей волн Лэмба в стальном слое Построена математическая модель (2), определяющая зависимость между расстоянием от датчика до точки повреждения и временной задержкой от начала сигнала до достижения им максимальной амплитуды (рисунок 2). На основе этого явления в четвертой главе предложен способ определения координаты удара при одностороннем доступе к трубе

1 26 51 76 101 126 151 176 Расстояние до удара, м

Рисунок 2 Зависимость между расстоянием от датчика до точки повреждения оболочки трубы и временной задержкой от начала сигнала до достижения им максимальной амплитуды

ТД1) - г{1) = К 0,00025 е)'Ш29^\г1 (2)

врем

енная задержка между началом сигнала и его максимальной амплитудой, с, К - коэффициент пропорциональности, I - расстояние между датчиком и точкой возбуждения, м, ц - «остатки», имеющие нормальный закон распределения (т=0,0017 с, а=0,003 с) Предложен способ определения координаты (локализации) источника акустических сигналов ударного происхождения с помощью единственного датчика, то есть при одностороннем доступе к контролируемому участку трассы трубопровода

Исследованы акустические сигналы, вызванные сверлением металлической оболочки трубы электрической и ручной дрелью (рисунок 3) Установлено, что у акустических сигналов в оболочке трубы, сформированных ручной и электродрелью наблюдаются различия по частотному составу этих сигналов при сохранении общего вида амплитудной модуляции

В исследованиях спектральной плотности принимаемых сигналов «сверление» обнаружено следующее Если для ограниченных по длительности последовательных отрезков сигнала найти спектр Фурье и выделить в каждом из них частоту, на которой наблюдается максимум

амплитуды («доминирующая частота»), то характерные изменения такой частоты имеют следующий вид (рисунок 4А)

I 01

-2

в

а

ч

I»

2 <

-2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 5 0.6 0 7 0.8 0.9 1 1.1 Увеличенный масштаб

Время, с ~L2 U

Время, с

в

и -80

« •е-

28 Гц - частота вращения сверла

6000 7000 Частота, Гц

Задержка, отсче ты х 10"'

"j 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Рисунок 3 Реализация сигнала «сверление» от электродрели

Сигнал имеет две «доминирующих» частоты, которые принимают значения в диапазонах 430-480Гц и 500-550 Гц (рисунок 4Б) Таким образом, процесс сверления сопровождается формированием в оболочке трубы частотно-манипулированного акустического сигнала с частотой модуляции -2,23 Гц (рисунок 4В)

Рисунок 4 Иллюстрация процесса сверления

A) - функция изменения «доминирующей» частоты в сигналах сверления оболочки трубы

Б) - гистограмма функции изменения «доминирующей» частоты в сигнале «сверление»

B) - автокорреляционная функция процесса изменения доминирующей частоты в сигнале «сверление»

Таким образом, во второй главе описаны полученные математические модели, связывающие различные параметры акустических сигналов ударного происхождения и позволяющие дать оценку для максимального расстояния обнаружения сигналов «подключения к трубе». На основе математической модели, описывающей частотно-временное расслоение акустического сигнала при его распространении, в четвёртой главе предложен способ локализации источника сигнала при одностороннем доступе к трубопроводу. Установленные закономерности формирования акустических сигналов «сверление» в металлической оболочке трубы позволяют разработать наиболее эффективные алгоритмы для их обнаружения на фоне шумов.

Третья глава посвящена изучению характеристик шумового фона в оболочке действующего трубопровода и их связи с технологическими параметрами работы перекачивающей станции с целью введения в алгоритмы обнаружения сигналов «врезки» граничных условий для принятия решений о наличии вторжения.

Установлена зависимость (3) изменения среднеквадратичного отклонения (СКО) амплитуды акустического шума оболочки трубопровода от расстояния между датчиком и НС (рисунок 5). На основании этой информации в работе даны рекомендации по выбору минимального расстояния между станцией и измерительной аппаратурой сторожевой системы.

<г = Ь (287,15 -е 0003') (3)

где: к - коэффициент пропорциональности; х — расстояние между датчиком и насосной станцией, м; а - значение СКО шума в оболочке, В10"3.

Рисунок 5 Акустические шумы действующего трубопровода.

А) - реализация акустического шума оболочки работающего трубопровода (200 м между НС и датчиком) Б) - зависимость значения СКО акустического шума от расстояния между датчиком и НС

В течение двух недель круглосуточно фиксировался акустический шум поверхности трубопровода, по которому протекала жидкость Производилось каждодневное переключение режимов работы насосной станции изменялось количество и взаимное расположение включенных насосных агрегатов, создающих напор в коллекторе В результате получена зависимость изменений параметров шума от количества работающих агрегатов (таблица 1)

Таблица 1 - Зависимость изменений СКО шума от количества работающих агрегатов в ближней зоне (100 м)____

\Режим Парк метр \ 1 режим 2 режим 3 режим 4 режим 5 режим

день (3 агрегата в работе) НОЧЬ (2 агрегата в работе) День 3 Ночь 2 День 3 Ночь 2 День 3 Ночь 2 День 3 Ночь 2

а,мВ 253 198 204 176 285 228 197 177 201 182

Изучено влияние технологических параметров работы насосной станции на дисперсию шума в оболочке работающего трубопровода (рисунок 6)

Установлена линейная связь (4) между расходом жидкости через сечение трубопровода и СКО акустического шума в оболочке трубы

а = К (-0,00608+ 1,095-Г) (4)

где К - коэффициент пропорциональности, а - значение СКО шума в оболочке трубы, В 10"3; V— значение расхода жидкости, м3/с

—о — - Давление

>— - Расход

- - Дисперсия шума

| 0,065

I" 0,06

Я °'055

Рисунок 6

-ч- •ч- •ч- ТГ •ч- ■ч- ■ч- ■ч- те ■ч- •ч- ■ч- •ч- ч- •ч-

о о о О о о о о о о о о о о о

о о о о о о о р о о о о о о о

гч сч сч сч сч сч сч СЧ сч сч сч сч сч сч сч

чо »о V© ЧО \о ЧО ЧО ЧО ЧО « ЧО ЧО ЧО чо

о о О о о о о о СП о о о о о о о

оо о\ о —н сч •я- VI ЧО оо о

—« ' СЧ сч сч сч сч сч сч сч сч сч сл

Измеренные среднесуточные параметры работы НС и дисперсии акустического шума в период с 16 по 30 июня 2004 года на станции №5 цеха ЛОВС МУП «Водоканал» при удалении акустических датчиков от НС на 1500 метров

При совместном анализе спектров вибрации подшипниковых узлов насосных агрегатов и спектров акустических шумов трубопровода, зарегистрированных на расстоянии 200 м от НС, наблюдается их схожесть по частотному составу Это указывает на присутствие в акустическом шуме трубопровода в «ближней зоне» признаков механических дефектов узлов насосных агрегатов

Для действующего трубопровода построена математическая модель акустического шума (записанного на расстоянии 1500 м от НС) в виде аппроксимирующей кривой для автокорреляционной функции (АКФ), заданной аналитическим выражением (5) и учитывающая расход жидкости через сечение продуктопровода в единицу времени (рисунок 7)

( 1 г Л Г,« П9Л Г-^.-'^ч-Пз)

я(г,о = к 18,7 е15сг +1,0231 е\3-55е м )т 1

сг е

0,65, 25,3

Д(т,ст)е

1; -1

(5)

где К - коэффициент пропорциональности, а - значение СКО шума в оболочке трубы, В 10~3, т- временная задержка в АКФ, с.

Задержка г, отсчеты

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Рисунок 7 Реализации АКФ акустических шумов совместно с подобранными к ним математическими моделями при разных технологических режимах работы НС

Таким образом, в третьей главе представлены разработанные математические модели акустического шума действующего трубопровода, установлена линейная связь между дисперсией шума и расходом жидкости в

трубе, что позволяет ввести в систему обнаружения сигналов «врезки» линии обратной связи с целью уменьшения ошибок второго рода при переключении технологических режимов перекачки. Обоснован выбор расстояния между НС и измерительной аппаратурой сторожевой системы.

Четвёртая глава посвящена разработке алгоритмов обнаружения и локализации незаконного доступа к трубопроводам по акустическим колебаниям в оболочке и экспериментальной оценке их эффективности, а также выработке требований по практической реализации системы защиты трубопроводов на основе полученных в работе результатов.

Разработан алгоритм обнаружения акустических сигналов ударного происхождения на основе корреляционного приёмника, предусматривающий в связи с дисперсией скоростей многомодовых колебаний разбиение регистрируемой последовательности данных на семейство «элементарных» импульсов, длительностью от 0,08 до 1,1 секунды (рисунок 8). При вероятности ложной тревоги 10"' сигнал обнаруживается с вероятностью 93% при значении параметра «сигнал/шум» в полосе частот 0-^7 кГц не ниже 10 дБ.

2 1 0 -1 -2

а 20

I £

со -е-

10 дБ

Время, с

Рисунок 8 Обнаружение акустического сигнала ударного происхождения (датчик удалён от точки возмущения на 1500 м).

А) — Сигнал ударного происхождения, демонстрирующий

наличие «элементарных» сигналов

Б) - Результат применения корреляционного приёмника

При установке на трассе трубопровода незаконных врезок возникают характерные сигналы «сверления» и «сварки», энергия которых оказывается

ниже энергии ударных сигналов при длительности в десятки раз большей, (это не позволяет применять описанный выше алгоритм для их обнаружения). Поэтому более универсальным подходом к обнаружению акустических сигналов в шумах, возникающих при незаконном доступе к трубопроводу, является алгоритм, основанный на узкополосном спектральном взвешивании, для которого не важна форма весовой функции в корреляционном приёмнике (схема алгоритма приведена на рисунке 10). Значения решающей функции при этом вычисляются по формуле (6):

Гш=£>2«, (6)

где: - значение решающей функции; ЗУЧ^) - амплитудный спектр сигнала в текущий момент времении_/г - определяют полосу частот в спектре, в которой производится взвешивание.

Результаты применения данного алгоритма (рисунок 9) позволяют сделать вывод об эффективности предложенного подхода к обнаружению акустических сигналов, рекомендуемого для реализации на практике.

Рисунок 9 Выделение ударного сигнала на фоне шумов.

A) - Сигнал ударного происхождения с параметром «сигнал/шум» в полосе 0+7 кГц равным 1,15;

Б) - Обнаружение сигнала методом корреляционного приёмника с заданной эталонной весовой функцией

B) - Обнаружение сигнала методом узкополосного спектрального взвешивания

Начало

Загрузка дан Х[ 1(0 1 -!ых в массив |] 3384)

Загрузка штатных уровней энергий в частотных полосах ЕМ |(0 201

Расчет БПФ массива данных )ф] 3[к|, к(0 8192)

в Расчет уровней энергии частотных полосах спею ЕпЫ=3[01*2+3|11Л2+ оа

<=

<=

<=

/Обнаружено присутствие/ полезного сигнала / в шумах /

/ НЕ обнаружено / ' присутствие полезного !— сигнала в шумах /

Конец

Происходит непрерывно при накоплении очередной порции данных в устройстве обнаружения

Уровни устанавливаются по команде оператора по результатам длительных (до 30 секунд) наблюдений за фоновым уровнем шума в оболочке трубы

Увеличивая количество полос Ъ в спектре сигнала для процедуры полосового взвешивания, повышается вероятность ошибок 2-го рода при обнаружении

Сравнение вычисленных уровней энергий в частотных полосах в текущий момент времени с уровнями, соответствующими фоновому шуму В случае превышения одного из полосовых уровней выдаётся сигнал тревоги «Обнаружено изменение в шумах»

Рисунок 10 Схема алгоритма обнаружения сигналов в шумах на основе узкополосного спектрального взвешивания

Однако применение алгоритма «спектрального взвешивания» повышает вероятность ложных срабатываний системы защиты трубопровода, поскольку он не настроен на конкретный тип сигнала и реагирует на любой энергетический «выброс» в спектре, которым может быть переключение технологических режимов работы НС, шум железной дороги и т.д (при этом меняется дисперсия акустического шума в трубе) Для компенсации подобных ошибок разработан алгоритм, основанный на теории разладки случайных процессов и применении логарифма правдоподобия (7), позволяющий аппаратуре обнаружения (с автоматической обратной связью) оперативно отслеживать структурные изменения в акустических полях оболочки трубы с точным определением (и сравнением с заранее известным) моментом времени разладки

(7)

где gk - решающая функция, - плотность распределения вероятностей

текущая и предыдущая, к - номер последнего пакета данных; х -наблюдаемый временной процесс

При наличии «обратной связи» с автоматикой станции такой подход позволяет не допускать ошибочных выводов о наличии «вторжения» на объекте (рисунок 11)

80 120 160 200 240 280 320 360

Рисунок 11 - Обнаружение изменений в технологическом режиме перекачки с помощью разладки случайного процесса А) — Изменение технологического режима на станции Б) - Пример работы алгоритма разладки

Разработан алгоритм определения координаты источника акустических сигналов ударного происхождения с помощью одного регистрирующего

датчика на основе модели (2), базирующийся на явлении частотно-временного расслоения сигналов и дана экспериментальная оценка эффективности его работы (рисунок 12).

1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 Расстояние до удара, м

Рисунок 12 - Экспериментальная оценка относительных погрешностей локализации источника импульсных сигналов в трубе с помощью одного регистрирующего датчика при одностороннем доступе к контролируемому участку трассы трубопровода

На основе полученных в работе результатов разработана архитектура построения системы контроля доступа к трубопроводам (рисунок 13).

Точка врезки

Акустический [датчик — —

Акустическая

Многоканальный вычислительный блок

Малый вычислительный блок на каждом

датчике (опционально^-

Каналы Связи (медь, оптика или радио)

Рисунок 13 - Структурная схема акустической системы контроля целостности магистральных продуктопроводов

Предложена структурная схема автономного цифрового устройства обнаружения сигналов, установленного на поверхности трубопровода (рисунок 14)

Интерфейс программатора

Рисунок 14 - Структурная схема автономного цифрового устройства обнаружения сигналов

Предложена идеология построения системы, опирающаяся на концепцию «интеллектуального датчика», который представляет собой единый и независимый комплекс аппаратно-программных средств, способный автономно решать задачу контроля целостности оболочки трубопровода. Он включает в себя измерительный преобразователь акустических колебаний, подсистему электропитания, предварительной фильтрации и усиления сигнала, АЦП, подсистему ЦОС, выполняющей различные алгоритмы обнаружения и локализации, блок принятия решений, самодиагностики устройства, подсистему приема, передачи и ретрансляции информационных пакетов от датчиков к центральному пульту оператора Сформулированы требования к измерительным преобразователям, метрологическим, конструктивным и эксплуатационным параметрам Разработаны принципы работы системы и схемы принятия решений о наличии или угрозе повреждений на трассе трубопровода.

Таким образом, в четвертой главе разработаны алгоритмы обнаружения акустических сигналов «врезки», основанные на теории корреляционного приема и узкополосного спектрального взвешивания и дана оценка

эффективности их применения Разработан алгоритм «разладки», позволяющий точно определить момент переключения технологического режима работы НС

Для определения координат незаконного доступа к трубопроводу разработан алгоритм, основанный на анализе «расслоенности» акустических сигналов, зарегистрированных при одностороннем доступе к трубе.

Полученные результаты позволили сформулировать общий вывод о достижении поставленной цели (см стр 3) оценки по расстоянию, на котором могут быть обнаружены несанкционированные врезки в действующий неизолированный трубопровод, достигают 4600 м (для изолированных труб прогнозируется на уровне 500 м) с надежностью до 89% при использовании в качестве источника информации акустических колебаний, вызванных взаимодействием орудий злоумышленника с оболочкой трубы Погрешность локализации источника акустических колебаний не превышает 10% от длины контролируемого участка

Система, построенная по описанным в работе принципам, способна также отслеживать моменты прохождения внутритрубных диагностических снарядов, коррозионные порывы и течи Передача информации между «интеллектуальными датчиками» в режиме ретрансляции по радиоканалам позволит внедрять описанную в работе систему на действующих магистральных продуктопроводах без их остановки и раскопки трассы на всем ее протяжении

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Построены математические модели акустических сигналов, возникающих при искусственном повреждении оболочки продуктопровода при ударах и сверлении

2 Получены оценки максимального расстояния, на котором могут быть обнаружены акустические сигналы от точки своего возбуждения в металлическом трубопроводе

3 Исследованы вопросы влияния на естественный акустический фон оболочки трубы технологических режимов работы перекачивающей станции, а также построены математические модели, связывающие характеристики акустического шума в трубе и параметры работы НС

4 Разработаны алгоритмы обнаружения и локализации несанкционированного доступа к трубопроводам и дана количественная оценка эффективности их работы

5 Разработана архитектура построения системы контроля целостности продуктопроводов, даны рекомендации по практической реализации, а также определены границы применимости результатов исследований и обозначены направления развития таких систем в будущем

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Патронов К С Трубопроводный транспорт нейтрализация новых угроз безопасности / Б Н Епифанцев, К С Патронов, И И. Семенова и др / Подред БН Епифанцева - Омск Изд-во СибАДИ, 2006 -281 с.

2 Патронов К С Некоторые особенности формирования акустических сигналов в оболочке трубопровода при установке незаконной врезки // Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века, труды науч техн конф . Омск, 2006 - С 330-335.

3 Патронов К С Обнаружение и локализация несанкционированного доступа к трубопроводам акустическим методом // Химическая техника -2005 №6 -С20-22

4 Патронов К С , Рахлин В П Внедрение автоматизированной системы мониторинга и контроля технического состояния насосных агрегатов // Водоснабжение и санитарная техника — 2005 №5, ч 2 - С 36-37

5 Патронов К С Акустический подход к созданию автоматизированных систем контроля доступа к трубопроводам // Технологии ТЭК — 2004 №2 - С 70-72.

6 Патронов К С Проблемы безопасности трубопроводного транспорта // Успехи современного естествознания - 2004 №4 - С 73-74

7 Patronov К. S Intelligence system for act terrorism prevention on oil-pipe lines // Proceedings of the 10th Jubilee International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists «Modern techniques and technologies MTT' 2004» - Tomsk, Russia, 2004. - IEEE Catalog Number- 04EX773. - Libraiy of Congress 2003113476

8 Патронов К С, Епифанцев Б Н Противодействие терроризму по результатам работ в сибирской государственной автомобильно-дорожной академии // Межрегиональный информационный конгресс МИК-2004. материалы науч. практ конф., Омск, 2004 - С 69-76

9 Патронов К С Интеллектуальная система обнаружения повреждений в трубопроводах // Современные проблемы информатизации в технике и технологиях. Сб трудов Вып. 9/ Под ред О Я Кравца - Воронеж Изд-во Научная книга, 2004 - С 167-168

10 Прогнозирование техногенных аварий на продуктопроводах - Отчет о НИР (заключ ) / СибАДИ, рук Б Н Епифанцев , основные исполн Семенова И.И , Патронов К С - 68-03 МОЕ, ГР 01 200 316 098; Инв 02 200 403 742 - Омск, 2003 - 145 с

11 Патронов К С О диагностике и прогнозировании аварийного состояния кинематических пар // Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе материалы науч техн конф ,41, Омск, 2003 -С 161-162

12 Патронов К С Методы диагностики кинематических пар виброакустическим методом сравнительный анализ // Тр Междунар Форума по проблемам науки, техники и образования. / под ред В П Савиных, В В Вишневского - М Академия наук о земле, 2002, Т2 - С 154-156

Отпечатано с оригинал-макета, предоставленного автором

Подписано в печать 04.04.2007. Формат 60 х 84 1/16 Бумага офсетная

Оперативный способ печати. Усл. печ. л. 1,31 Уч - изд. л. 1,31. Тираж 120 экз Заказ № 68

Отпечатано в «Полиграфическом центре « КАН» 644050, г. Омск, пр. Мира, 11А, тел. 65-47-31 Лицензия ПДЛ № 58-47 от 21 04 97 г.

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Введение в проблему.

1.2. Технология несанкционированного подключения к продуктопроводам.

1.3. Обнаружение локальных повреждений оболочки трубопровода. Обзор.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. Модели сигналов «подключения к трубе».

2.1. Экспериментальная база исследований.

2.2. Особенности распространения в оболочках трубопроводов акустических ^ колебаний ударного происхождения.

2.3. Определение максимального расстояния «датчик-злоумышленник».

2.4. Математические модели сигналов от ударных воздействий на трубу.

2.5. Исследование акустических сигналов «сверление».

Выводы.

3. Исследование акустических сигналов оболочки трубопровода. Модель «шума».

3.1. Выбор расстояния между НС и точкой регистрации сигналов при дд построении модели шума оболочки трубы.

3.2. Модель акустического шума оболочки действующего трубопровода

3.3. Влияние технологических параметров работы трубопровода на шумовые д,характеристики трубы.

Выводы.

4. Алгоритмы обнаружения несанкционированных подключений к трубопроводам.

4.1. Обнаружение сигналов ударного происхождения.

4.2. Обнаружение и распознавание «неизвестных» сигналов.

4.3. Локализация источника акустических сигналов при несанкционированных ^^ подключениях к трубопроводам.

4.4. Методика построения автоматической системы контроля лло несанкционированного доступа к трубопроводам.

Выводы.

Действующая в настоящее время сеть трубопроводов лидирует среди всех видов транспорта по производительности, грузообороту, дальности доставки и себестоимости перекачки углеводородного сырья. С помощью трубопроводов в России транспортируется более 96% нефти и газа, протяженность транспортной трубопроводной сети достигает ~200 тыс.км. [1].

Наибольшую угрозу для региональных и мировой экономик таит в себе надёжность работы трубопроводов - самого уязвимого звена на пути продуктов от буровой скважины до бензобака автомобиля. Речь идёт о нерешённости проблемы по безопасной доставке транспортируемых продуктов.

Социальная напряжённость между разными государствами и слоями населения продолжает возрастать. Противостояние «бедных» и «богатых» неизбежно выливается во взаимную агрессию, наблюдаемую в наши дни. Появился термин «международный терроризм». Сегодня террористы применяют изощренные способы уничтожения зданий и людей. Но есть возможность нанести ощутимый урон государству, разрушая топливно-энергетическую отрасль, которая является «кровеносной» системой современного развитого государства. К объектам приоритетной значимости в ТЭК относятся:

• нефтегазоперерабатывающие заводы;

• электростанции;

• хранилища углеводородов;

• нефтегазопроводы.

Первые три из них имеют наивысшую степень охраны (в состав охранения входят даже комплексы ПВО). Иначе дело обстоит с трубопроводным транспортом углеводородов ввиду его огромной протяжённости.

Трубопроводы являются удобной мишенью для террористов, так как невозможно определить, когда и в каком месте может быть нанесён удар. Из-за таких угроз, например, долго не функционировал экономически выгодный для Азербайджана, Грузии и Турции трубопровод «Баку-Тбилиси-Джейхан», который проходит по территории нестабильной Грузии.

Следует, наконец, обратить внимание на обсуждение в литературе последствий подрыва нефтегазопроводов террористами (диверсантами). Реализация таких операций не сопряжена с большими трудностями, а последствия терактов заставляют задуматься о создании системы безопасности нового поколения для используемых технологий перекачки углеводородов.

Помимо проблемы обеспечения безопасности на транспортных системах доставки газа и нефти потребителю, существует ещё одна специфическая проблема, приобретающая масштабный характер. Речь идет о хищениях нефти и нефтепродуктов из трубопроводов. На линейных участках магистральных трубопроводов ежегодно фиксируются сотни случаев незаконных подключений с целью хищения нефти и нефтепродуктов. Мероприятия по предотвращению незаконного доступа к трубам третьих лиц, проводимые службами безопасности нефтегазотранспортных компаний, не приносят положительного результата. Кражи продукта из трубы и диверсионные акты продолжаются и имеют положительную динамику [2].

Для противодействия этим угрозам создаются системы обнаружения и локализации мест нежелательных действий злоумышленников на трассах трубопроводов. В качестве примера можно привести систему, разработанную фирмами «Ргосезш АиЬтайгасш 8уз1ету» (Чехия) и ООО «НПА Вира Реалтайм» (Россия). По результатам анализа изменения давления продукта в трубе на всём её протяжении делается вывод о наличии или отсутствии в оболочке трубы сквозного повреждения. Данная система успешно прошла отраслевые испытания и внедрена в ОАО «Сургутгазпром». С ее помощью обнаруживаются утечки через отверстия площадью 1,75 кв. см. и более при диаметре трубопровода 530 мм и рабочем давлении в начале трубопровода 2 МПа, с усредненной точностью обнаружения места отверстия в пределах 100 м [18].

Главным недостатком таких систем является низкая эффективность регистрации незаконных подключений к трубе, а также способность фиксировать только уже свершившиеся события без возможности их предотвращения.

На сегодняшний день не существует эффективных технических способов своевременного обнаружения и локализации проводимых злоумышленниками работ на трубопроводе. В нефтегазовой отрасли остро встала проблема обеспечения безопасного функционирования сетей продуктопроводов. Отсутствие действенных технологий обнаружения • опасностей на трубопроводах влечёт за собой постоянно увеличивающиеся потери транспортных компаний. Часто это приводит к невозможности транспортировки углеводородов через некоторые территории. Поэтому становится актуальной задача разработки технологии обнаружения и локализации подготавливаемых терактов и противоправных действий криминальных групп на продуктопроводах.

Целью работы является получение ответа на вопрос о практической возможности создания системы контроля целостности трубопроводов на основе анализа акустических сигналов, возникающих в оболочке трубы при взаимодействии с орудиями злоумышленника.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• исследовать законы распространения акустических сигналов (вызванных орудием человека) в металлической оболочке трубы при протекании по ней жидкости под давлением;

• определить, на каком максимальном расстоянии от регистрирующей аппаратуры до точки возбуждения акустических колебаний в оболочке трубы возможно обнаружить сигнал «взаимодействия»;

• выяснить, как влияют на процесс принятия решения о наличии «вторжения» собственные шумы работающего трубопровода, обусловленные технологическим режимом перекачки жидкости, а также механическими дефектами в узлах насосных агрегатов;

• разработать принципы и алгоритмы обнаружения и определения координат источников акустических сигналов и оценить достоверность результатов их работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Получено математическое выражение, описывающее изменение энергии импульсных акустических сигналов при их распространении в металлической оболочке действующего неизолированного трубопровода;

• Выявлены закономерности изменения во времени мгновенной «доминирующей» (с максимальной амплитудой в спектре) частоты акустических сигналов, возникающих в оболочке трубы при различных воздействиях на неё (удар, сверление);

• Установлена функциональная связь между расстоянием, на которое распространился сигнал ударного происхождения в оболочке трубы и интервалом времени от момента появления сигнала до момента достижения им максимальной амплитуды;

• Предложен способ определения координаты источника сигнала на трассе трубопровода с помощью одного преобразователя акустических сигналов;

• Построена математическая модель, связывающая дисперсию фонового акустического шума в оболочке трубопровода и расход жидкости через сечение трубы с учётом расстояния между станцией и измерительным преобразователем.

Практическая ценность работы состоит в том, что получены оценки по дальности и надёжности обнаружения сигналов «врезки» в трубопроводы и даны практические рекомендации по архитектуре построения автоматических сторожевых систем.

Внедрение результатов работы. Результаты проведённых исследований являются составной частью хоздоговорной научно-исследовательской работы, выполненной в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (г. Омск). Основные результаты работы внедрены в учебном процессе в рамках дисциплины «Случайные процессы» на кафедре «ИБ» в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (г. Омск).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ряде научно-технических семинаров и конференций, среди них, в частности:

• Международный форум по проблемам науки, техники и образования. Москва, 2002 г.;

• Научно-практическая конференция «Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе». Омск, 2003 г.;

• Научно-практическая конференция «Межрегиональный информационный конгресс МИК-2004». Омск, 2004 г.;

• IX международная открытая научная конференция «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях». Воронеж, 2004 г

• 10th Jubilee International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists «Modern techniques and technologies MTT' 2004». Томск, 2004 г;

• Научно-техническая конференция «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века». Омск, 2006 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе монография (в соавторстве), отчёт по НИР (в соавторстве), 6 докладов на конференциях и 4 статьи (из них 2 - в журналах из Перечня ВАК).

Структура и объём работы.

В первой главе представлен аналитический обзор работ, освещающих проблемы обнаружения несанкционированных подключений к продуктопроводам. Проанализированы возможности использования для этих целей идей по обнаружению утечек продукта при наличии сквозных отверстий в трубе. Сформулирована постановка задачи исследований, ориентированной на создание нового метода раннего обнаружения подключений на стадии подготовительных работ. Предложено для этих целей опереться на информацию, переносимую акустическими колебаниями в оболочке трубы.

Во второй главе решается вопрос создания математических моделей сигналов от умышленных воздействий на трубопровод. Изучены особенности распространения акустических сигналов в металлических оболочках экспериментальных труб, предложены подходы для разработки эффективных алгоритмов обнаружения сигналов «подключения» к объекту исследования.

В третьей главе описываются результаты исследований шумов действующего трубопровода - фона, на котором необходимо обнаружить сигнал «подключения». Эта часть работы сводится к созданию математической модели фоновых колебаний. Модель необходима для оценки эффективности предлагаемых решений по обнаружению сигналов несанкционированных подключений к трубе и технологических неисправностей.

В четвёртой главе рассмотрена задача обнаружения сигналов, на фоне шумов работающего продуктопровода. В основу ее решения положены идеи «корреляционного приемника», спектрального оценивания и «разладки случайного процесса». По результатам исследования предложенных алгоритмов обнаружения несанкционированных воздействий на трубу, сделан вывод о целесообразности внедрения предложенной технологии в практику для обеспечения безопасности трубопроводного транспорта от нового вида угроз.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математические модели акустических сигналов, возникающих в металлической оболочке трубопровода при различных видах воздействий на неё (удар, сверление).

2. Модели регистрируемого акустического шума в оболочке действующего трубопровода с учётом расстояния между станцией и измерительным преобразователем.

3. Алгоритмы обнаружения и локализации мест несанкционированного доступа к продуктопроводам с использованием одного измерительного акустического преобразователя.

4. Архитектура систем контроля целостности трубопроводов и обнаружения несанкционированных работ по врезке в трубу.

Выводы

В результате проведённого этапа исследований удалось выяснить, что наиболее эффективным алгоритмом обнаружения сигналов повреждения трубы является алгоритм узкополосного спектрального взвешивания, так как в отличие от алгоритма оптимальной фильтрации он способен обнаруживать акустические сигнал любых типов.

Разработанный на базе теории о разладке случайных процессов алгоритм распознавания типа сигнала и определения точного времени его появления в измерительном тракте оборудования позволяет решать задачи по определению координат нарушения целостности трубы, а также не допускать ложных срабатываний системы, вызванных промышленными шумами и изменениями технологических режимов перекачки продукта.

Разработанный алгоритм локализации источника повреждения трубопровода с односторонним доступом имеет погрешность определения координат повреждения не превышающей 10% от длины контролируемого участка. Применение данного алгоритма значительно снижает требования к линиям связи, уменьшает стоимость системы в целом и увеличивает масштабы её возможного внедрения.

В целом поставленная задача по разработке алгоритмов обнаружения, распознавания и локализации несанкционированных подключений к трубопроводам решена и на основании полученных результатов сформулированы требования и рекомендации при построении такой системы на практике, предложена архитектура системы защиты и принципы её функционирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы получены следующие результаты:

1. Выявлены аналитические зависимости между технологическими параметрами процесса перекачки и статистическими свойствами акустического шума в оболочке действующего трубопровода. Разработана математическая модель акустического шума оболочки продуктопровода при установившемся технологическом режиме работы насосной станции.

2. Определены закономерности формирования и распространения акустических сигналов «ударного» происхождения и «сверление» при подключении к трубе с целью отбора продукта из неё. Выявлены диагностические признаки, по которым данные сигналы можно обнаружить и распознать. Построены математические модели этих сигналов.

3. Определено максимальное расстояние между измерительными датчиками и точкой возбуждения сигнала при определённом энергетическом уровне возбуждения, при котором возможно обнаружить данный сигнал с приемлемой достоверностью. Дана оценка максимальному расстоянию, на которые способны распространяться акустические колебания, вызванные повреждением оболочки трубы. Для неизолированных трубопроводов - 4600 м, для изолированных -прогнозируется на уровне 500 м.

4. Исследован и математически описан обнаруженный по ходу экспериментов эффект временного расслоения «ударного» сигнала при прохождении им определённого расстояния от точки своего возбуждения. На основе этого явления разработан алгоритм локализации источника сигнала при одностороннем доступе.

5. Разработаны алгоритмы обнаружения и распознавания сигналов «подключения» к продуктопроводу. Опытным путём доказана их эффективность.

6. Предложена архитектура построения и принципы действия системы контроля целостности трубопроводов по акустическим колебаниям оболочки., заключающиеся в применении концепции «интеллектуального датчика» и сетевой структуре информационного обмена. Даны технические рекомендации по разработке системы защиты трубопроводов на практике.

На фоне новых угроз безопасной транспортировке углеводородов с помощью трубопроводного транспорта (хищение продукта из трубы, диверсионные и террористические акты), осуществление контроля целостности трубы через анализ акустических полей в оболочке можно считать оправданным.

Результаты предложенной работы могут считаться актуальными и будут востребованы. Дополнительными полезными свойствами предлагаемой системы являются: обнаружение коррозионных утечек, определение прохождения внутритрубных снарядов и т.д.

1. Эксплуатация магистральных нефтепроводов. Трубопроводный транспорт нефти: Учебное пособие / В.Н. Антипьев, Ю.Д. Земенков, H.A. Малюшин и др. Омск: ОмГТУ, 2001. - 344 с.

2. Операция «Нефть».// Нефть и Капитал. 2002. №11.- C.70-72.

3. Крылов Ю.И. Опыт реализации научно-исследовательских разработок для систем магистральных нефтепродуктоводов.// Технологии ТЭК. -2003. №3. C.63-66.

4. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды РФ в 2003 году; часть 5 Воздействие отраслей экономики на окружающую среду; раздел 1 - Промышленность. http://www.ecocom.ru/Gosdoklad03/Title.htm

5. Ангелов Г.С. Применение ультразвука в промышленности. / Г.С. Ангелов, H.H. Ермолов. М.: Машиностроение, 1975. - 240 с.

6. Матаушек H.A. Ультразвуковая техника. М.: Металлургиздат, 1962. -511 с.

7. Свердлин Г.М. Прикладная гидроакустика. М.: Судостроение, 1976. -279 с.

8. Акустический журнал, т.34, вып.4, изд-во Наука, 1988. С.745-748.

9. Брославец В.Н., Сосунов Б.В. Патент №2046311, 6G01M3/00 от 20.10.1995 Способ контроля трассы трубопровода.

10. Ю.Зайцев JI. А. Регулирование режимов работы магистральных нефтепроводов. М.: Недра, 1982. - 240 с.

11. П.Зверева Т.В. Технические средства диагностирования магистральных нефтепроводов. М: ВНИИОЭНГ, 1987. - 53 с.

12. Яковлев С.Я. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. -М.: Химия, 1987. 150 с.

13. З.Бобровский С.А. Определение времени простоя нефтепроводов при ликвидации аварий // Тр. МИНХиГП им. Губкина. М.: 1963. Вып. 45. -С.181.

14. М.Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

15. Антипьев В.Н. Контроль утечек при трубопроводном транспорте жидких углеводородов / В.Н. Антипьев, Ю.Д. Земенков. Тюмень: ТГНГУ, 1999.-326с.

16. Дробот Ю.Б. Акустическое контактное течеискание / Ю.Б. Дробот,

17. B.А. Грешников, В.Н. Бачегов. -М.: Машиностроение, 1989. 120 с.

18. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Релея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1966. - 169 с.

19. Внедрение системы обнаружения утечек из магистральных газопроводов в компании «Газпром» http://www.gazprom.ru/articles/sur.shtml

20. Головинский А.Г. Опыт трассового обследования дефектов магистрального нефтепровода // Безопасность труда в промышленности. 1996. №2. - С.8-14.

21. Дегтярев В.Н. Прогнозирование времени наступления порывов на нефтепроводах // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. № 6.1. C.25-30.

22. Истомин В.А. Продукция газовой промышленности: основные требования к качеству и методы контроля качества / В.А. Истомин, А.Н. Пульнов, P.C. Сулейманов и др. -М.: ИРЦГазпром, 1994. 101 с.

23. Ким Д.Х. Оценка объема поверхностного и подземного распространения нефти при крупных авариях на нефтепроводе // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. № 12. - С. 13-20.

24. Коатес А.К. Современные технологии для мониторинга и восстановления трубопроводов // Трубопроводный транспорт нефти.1994. №8.-С. 17-22.

25. Коваленко Н.П., Габдраупов Д.Д., Земенков Ю.Д. Контроль дефектов и утечек на магистральных нефтепроводах: Инструкция для ИТР. -Тюмень: АООТ "Сибнефтепровод", 1998. 126 с.

26. Коваленко Н.П., Габдраупов Д.Д., Земенков Ю.Д. Опасные производственные факторы: Инструкция для ИТР. Тюмень: АООТ "Сибнефтепровод", 1998. - 37 с.

27. Итоги промышленного эксперимента по перекачке по МН Уса-Ухта-Ярославль высокозастывающей смеси нефтей, обработанной де-прессоной присадкой / В.П. Коротков, В.В. Конради, Б.Г. Туманян, С.Н. Челинцев // Трубопроводный транспорт. 1996. № 12. - С.48-52.

28. Кумылганов A.C. Состояние и перспективы капитального ремонта магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти.1995.№5.-С.З-6.

29. Кучмент J1.C. О прогнозировании возможного загрязнения окружающей среды при авариях на магистральных нефтепроводах // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. №12. - С.13-18.

30. SIR HORACE LAMB. The dynamical theory of sound. London, Edward Arnold & Co.- 1931.-372 p.

31. Мазур И.И. Разработка инженерно-экологических решений при строительстве и эксплуатации нефтегазотранспортных геотехническихсистем: Автореферат, дис. канд. техн. наук. М.: ГАНГ им. И.И. Губкина, 1995.-23 с.

32. Малюпшн И.А. Магистральные трубопроводы Западной Сибири / И.А. Малюпшн, В.Н. Чепурский. Тюмень: ИИА Пульс, 1996. - 132 с.

33. А.С. Лосенков, А.Н. Русаков, А.Р. Трефилов. Система обнаружения утечек по волне давления // Трубопроводный транспорт. 1998. №12. -С.27-31.

34. Совещание по проблемам ликвидации аварий на нефтепроводах // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. № 10. - С.23-26.

35. Коршак A.A. Трубопроводный транспорт нестабильного газового конденсата / A.A. Коршак, А.И. Забазнов, В.В. Новоселов и др. М.: ВНИИОЭНГ, 1994.-24 с.

36. Яковлев Е.И. Трубопроводный транспорт продуктов разработки газоконденсатных месторождений / Е.И.Яковлев, Т.В.Зверева, А.Е. Сощенко и др. М.: Недра, 1990. - 240 с.

37. Черняев В.Д. Трубопроводный транспорт углеводородного сырья / В.Д. Черняев, Е.И. Яковлев, A.C. Казак и др. М.: ВНИИОЭНГ, 1991. - 344 с.

38. Универсальный снаряд дефектоскоп // Трубопроводный транспорт нефти,-1994. № 7.-С.30-34.

39. Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ, (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, № 30, ст.3588).

40. Черняев В.Д., Ясин Э.М. Нефтепроводный транспорт в структуре нефтяного рынка России // Трубопроводный транспорт нефти. 1993. № 4. - С.22-26.

41. Черняев К.В. Роль и задачи диагностики в обеспечении безопасной эксплуатации нефтепроводов России // Трубопроводный транспорт нефти. -1995. №12. -С.10-13.

42. Черняев К.В., Шолухов В.И., Кадакин В.П. Техническая диагностика нефтепроводного транспорта АК «Транснефть» // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. № 6. - С. 11-14.

43. Антипьев В.Н. Особенности эксплуатации конденсатопроводов в условиях Западной Сибири / В.Н. Антипьев, Ю.Д. Земенков, А.И. Забазнов и др. М.: ВНИИЭгазпром, 1991. - 54 с.

44. Алеев P.M. Воздушная тепловизионная аппаратура для контроля нефтепродуктопроводов. М.: Недра, 1995. - 160 с.

45. Байков И.Р. Математические модели в трубопроводном транспорте нефти и газа / И.Р. Байков, А.к. Галлямов. Уфа: 1991. - 243 с.

46. Гареев А.Г. Прогнозирование долговечности магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях коррозийно-механическтих воздействий. Автореф. дисс. докт. техн. Наук. Уфа:1998.-46 с.

47. Гурьев В.А., Лапанова Н.И. Расчет стационарных режимов перекачки, моделирование нестационарных процессов в продуктопроводах и тренажерные программы. // Транспорт и хранение нефтепродуктов.1999. №4. -С.3-5.

48. Способ автоматизированного появления поврежденного участка в трубопроводных системах. а. с. 1710929 СССР: SU(n) Fl7 D5/02 / Е.М. Вязнер; Ю.А. Войтинская. - № 4682691/29; заявл. 22.02.89; опубл. 07.02.92. Бюл. №5

49. Харкевич A.A. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. - 129 с.

50. Вайнштейн JI.A. Выделение сигналов на фоне случайных помех / JI.A. Вайнштейн, В.Д. Зубаков. М.: Сов. Радио, 1963. 348 с.

51. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. -СПб: Питер, 2001.-752 с.

52. ТюринЮ.Н. Анализ данных на компьютере / Ю.Н.Тюрин, A.A. Макаров. М.: ИНФРА-М, 2003. - 544 с.54.0сипов Л.А. Обработка сигналов на цифровых процессорах: справочное пособие. М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 46 с.

53. Никифоров И.В. Последовательное обнаружение изменения свойств временных рядов. М.: Наука, 1983. - 114 с.

54. Исакович М.И. Общая акустика. М.: Наука, 1973. - 496 с.

55. Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов. М.: Наука, 1970.-226 с.

56. Флейс Дж. Статистические методы для изучения таблиц долей и пропорций. М.: Наука, 1972. - 344 с.

57. Холл Д.Д., Ханна Д.К. ЗОБАТА: метод анализа сходств и различий в сложных реальных данных // Статистические методы для ЭВМ/ Под ред. К.Энслейна М.:Наука, 1986. - С.348-372.

58. Романовский В.И. Математическая статистика. Кн.2 Оперативные методы математической статистики. Ташкент: Изд-во Академии наук УзССР, 1963.-488 с.

59. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. М.: МИКАП, 1994. - 260 с.

60. Математический энциклопедический словарь. -М.: БРЭ, 1995.

61. Дж. Эндрюс. Математическое моделирование / Под ред. Дж. Эндрюса и Р. Мак-Лоуна. М.: Наука, 1992. - 294 с.

62. Большаков И.А. Выделение потока сигналов из шума. М.: Советское радио, 1969-464 с.

63. Ширяев А.Н. К обнаружению разладок производственного процесса // Теория вероятностей и ее применения, т.8, вкл.З, 1963. С.264-281.

64. Устройство для обнаружения мест повреждений трубопровода. -а.с. 1740856 СССР: БЦи) Б17 Б5/02 / В.Д.Лебедев, В.М. Золоторевский, Л.Г. Желтов. -№4807258/29; заявл. 03.04.90; опубл. 15.06.92 Бюл. №22

65. Устройство для обнаружения утечек в изолированном трубопроводе. -а.с. 1712736 СССР: БЦи) VII Б5/02 / В.М. Кузин. №4787181/29; заявл. 29.01.90; опубл. 15.02.92 Бюл. №6.

66. Способ определения мест утечки в трубопроводах. а.с.1710930; СССР: SU(n) F17 D5/02 / P.M. Шакиров, А.И. Григоров. -№4719813/29; заявл. 18.07.89 опубл. 07.02.92 Бюл. №5.

67. Течеискатель. а.с.1756732 СССР: SU(n) F17 D5/02 / В.С.Ежов, Ф.Г. Мумонов, В.П. Зыков. - №4738680/29; заявл. 07.08.89 опубл. 23.08.92 Бюл. №31.

68. Способ определения места утечки жидкости из трубопровода. -а.с.1707429 СССР: SU(u) F17 D5/02 / А.П. Белкин. №4744740/29; заявл. 03.10.99 опубл. 23.01.92 Бюл. №3.

69. Устройство для обнаружения пропусков изоляции труб. а.с.1564465 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Э.А. Берман. - №4353726/23-29; заявл. 30.12.87 опубл.15.05.90 Бюл. №18.

70. Устройство для обнаружения пропусков изоляции труб. а.с.1564465 СССР: SU(H) F17 D5/02 / Э.А. Берман. - №4353726/23-29; заявл. 30.12.87 опубл.15.05.90 Бюл. №18.

71. Способ определения момента и места утечки газа. а.с.1767281 СССР: SU(ii) F17 D5/02 / B.C. Безденежных. - №4799836/29; заявл. 07.03.90 опубл. 07.10.92, Бюл. №37.

72. Сигнализатор утечки в напорных трубопроводах. а.с.505852 СССР: SU(ii) F17 D5/02 / Н.Н. Тягаев и А.И. Шестопалова. - №1878481/25-8; заявл. 05.02.73 опубл. 05.03.73, Бюл. №9.

73. Способ дистанционного определения момента и места повреждения трубопровода. а.с.5211432 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Н.И. Виноградов, А.Р. Белкин, А.П. Рощин. - №1731439/28; заявл. 31.12.71 опубл. 15.07.76, Бюл. №26.

74. Устройство для обнаружения утечки в трубопроводах для жидкости. -а.с.612102 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Ю.Н. Жигулин, М.Б. Паперно. -№17904006/25-08; заявл. 30.12.72 опубл. 25.06.78, Бюл. №23.

75. Акустический способ определения момента и места повреждения трубопровода. а.с.647502 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Н.И. Виноградов. -№1733502/25-08; заявл. 04.01.72 опубл. 15.02.79, Бюл. №6.

76. Устройство для обнаружения утечек в трубопроводах для жидкости. -а.с.706641 СССР: SU(n) Fl7 D5/02 / М.Б. Паперно. №2644487/25-08; заявл. 12.07.78 опубл. 30.12.79, Бюл. №48.

77. Способ дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети. а.с.766210 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Г.А. Муравьёв; Л.Б. Кублановский; O.A. Бргданов. - №2764783/25-08; заявл. 31.05.79 опубл. 30.04.82, Бюл. №16.

78. Способ обнаружения сложных трубопроводных систем. а.с.832245 СССР: SU(ii) F17 D5/02 / Ю.С. Михеев. - №2788296/25-08; заявл. 02.07.79 опубл. 23.05.81, Бюл. №19.

79. Дискретное устройство для определения мест повреждения напорного трубопровода. а.с.932098 СССР: SU(u) Fl7 D5/02 / Г.А. Муравьёв, Л.Б. Кубиановский, В.В. Балыгин, O.A. Богданов. - №2729653/25-08; заявл. 13.03.79 опубл. 30.05.82, Бюл. №20.

80. Устройство для автоматического определения мест повреждения трубопровода. а.с.941776 СССР: SU(u) F17 D5/02 / Г.А. Муравьёв, Л.Б. Кублановский. - №2729652/25-08; заявл. 13.03.79 опубл. 07.07.82, Бюл. №25.

81. Подводный трубопровод. а.с.956906 СССР: SU(u) F17 D5/02 / А.И. Зуенко, В.И. Минаев. - №3243758/25-08; заявл. 04.02.81 опубл. 07.09.82, Бюл. №33.

82. Аналоговое устройство для определения мест повреждений трубопровода. а.с.992897 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Г.А. Муравьёв, Л.Б. Кублановский, В.В. Балыгин, О.И. Богданов. - №2729654/25-08; заявл. 13.03.79 опубл. 30.01.83, Бюл. №4.

83. Способ определения места течи подземного трубопровода. -а.с. 1057747 СССР: SU(n) Fl7 D5/02 / А.М.Ерёмин, А.И. Татаркин, O.A. Захаров, Г.Н. Першин, B.C. Аксенов, JI.B. Ягодин, В.Ф. Кирис. -№3376394/25-08; заявл. 06.01.82 опубл. 30.11.83, Бюл. №44.

84. Устройство для обнаружения утечки газа. а.с. 1164511 СССР: SU(n) F17 D5/02 / В.И. Бойко, Л.М. Карамова. - №3610787/25-08; заявл. 27.06.83 опубл. 30.06.85, Бюл. №24.

85. Способ контроля целостности труб. а.с.1221467 СССР: SU(n) F17 D5/02 / В.А. Сычин, В.П. Кащеев. - №3438227/25-08; заявл. 12.05.82 опубл. 30.03.86, Бюл. №12.

86. Способ определения момента и места утечки в трубопроводе. -а.с. 1260633 СССР: SU(n) F17 D5/02 / H.A. Сапрыкин, В.Н. Кайнов, Э.К. Назаров. № 3774225/25-08; заявл. 25.07.84 опубл. 30.09.86, Бюл. №36

87. Трубопроводные системы. а.с.13414441260633 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Р.Г. Джаббаров, В.Д. Асланов. - №3970192/29-08; заявл. 16.10.85 опубл. 30.09.87, Бюл. №36.

88. Способ контроля состояния магистрального газопровода и режимов его работы. а.с.1390476 СССР: SU(n) F17 D5/02 / B.B. Дубровский, E.H. Бантюков. - №4042343/23-08; заявл. 06.03.86 опубл. 32.04.88, Бюл. №15.

89. Способ выявления нарушений изоляции подземных теплопроводов. -а.с. 1434212 СССР: SU(„) F17 D5/02 / Э.Я. Островский. №4150331/2308; заявл. 17.11.86 опубл. 30.10.88, Бюл. №40.

90. Справочник по специальным функциям / Под ред. М. Абрамовича и И. Стиган. М.: Наука, 1979. - 830 с.

91. Способ дистанционного контроля герметичности трубопроводов. -а.с.1815468 СССР: SU(n) F17 D5/02 / В.В. Дубровский, Е.Н. Бантюков. -№4935893/29; заявл. 12.05.91 опубл. 15.05.93, Бюл. №18.

92. Устройство для обнаружения утечки газов в магистральных трубопроводах. а.с.1815467 СССР: SU(n) F17 D5/02 / Нечаев А.Г. -№4810433/29; заявл. 06.04.90 опубл. 15.05.93, Бюл. №18.

93. Способ автоматического обнаружения повреждений в трубопроводе. -а.с.1800219 СССР: SU(„) F17 D5/02 / P.M. Анев, А.В. Бусарев, Ю.Н. Фетисов. №4938717/29; заявл. 21.05.91 опубл. 07.03.93, Бюл. №9.

94. Способ автоматического обнаружения повреждений в трубопроводе. -а.с.1800217 СССР: SU(„) F17 D5/02 / Е.Я. Соколов, А.В. Ульянов, Д.Я. Баритко. №4924806/29; заявл. 03.04.91 опубл. 07.03.93 Бюл. №9.

95. Устройство для обнаружения места течи в трубопроводе. а.с.1800217 СССР: SU(„) F17 D5/02 / И.С. Грейвулис, Я.И. Кузьмин, А.С. Петражицкий. -№4873512/29; заявл. 24.09.90 опубл. 07.03.93, Бюл. №9

96. Устройство обнаружения повреждений трубопроводной сети с жидким наполнителем. а.с.1781504 СССР: SU(n) F17 D5/02 / В.Г. Запусканов, В.А. Ролик. - №4911855/29; заявл. 15.02.91 опубл. 15.12.92, Бюл. №46.

97. Устройство для испытания действующего трубопровода. -а.с.1765733 СССР: SU(„) F17 D5/02 / И.С. Хретинин, Г.В. Крылов. -№4815573/29; заявл. 18.04.90 опубл. 30.09.92, Бюл. №36.

98. Устройство обнаружения повреждений трубопровода. а.с.1756733 СССР: SU(ii) F17 D5/02 / К.Г. Павленко, В.К.Зрайченко. -№4854047/29; заявл. 24.07.90 опубл. 23.08.92, Бюл.№31.

99. ЮЗ.Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов: В 2 ч. Ч. 1.

100. Красноярск: Изд-во КГТУ, 2001.-199 с. 104. Лапшин Б.М., Думлер В.Э. Прибор для акустического контроля утечек на подводных нефтепроводах. // НТИС Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. М.: ВНИИОЭНГ, 1985, вып.4. - С.33-35.

101. Минами С. Обработка экспериментальных данных с использованием компьютера: Пер. с япон./ С.Минами и др. М.: Радио и связь, 1999. -256 с.

102. Патронов К.С. Трубопроводный транспорт: нейтрализация новых угроз безопасности / Б.Н. Епифанцев, К.С. Патронов, И.И. Семенова и др. / Под ред. Б.Н. Епифанцева. Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. - 281 с.

103. Патронов К.С. Обнаружение и локализация несанкционированного доступа к трубопроводам акустическим методом // Химическая техника. 2005. №6. - С.20-22.

104. Патронов К.С., Рахлин В.П. Внедрение автоматизированной системы мониторинга и контроля технического состояния насосных агрегатов // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. №5, ч.2. - С.36-37.

105. Патронов К.С. Акустический подход к созданию автоматизированных систем контроля доступа к трубопроводам // Технологии ТЭК. 2004. №2. - С.70-72.

106. Патронов К.С. Проблемы безопасности трубопроводного транспорта // Успехи современного естествознания. 2004. №4. - С.73-74.

107. Патронов K.C., Епифанцев Б.Н. Противодействие терроризму: по результатам работ в сибирской государственной автомобильно-дорожной академии // Межрегиональный информационный конгресс МИК-2004: материалы науч. практ. конф., Омск, 2004. С.69-76.

108. Патронов К.С. Интеллектуальная система обнаружения повреждений в трубопроводах // Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: Сб. трудов. Вып. 9/ Под ред. О.Я.Кравца Воронеж: Изд-во Научная книга, 2004. - С.167-168.

109. Прогнозирование техногенных аварий на продуктопроводах. Отчет о НИР (заключ.)/ СибАДИ; рук. Б.Н. Епифанцев.; основные исполн.: Семенова И.И., Патронов К.С. - 68-03 МОЕ; ГР 01 200 316 098; Инв. 02 200 403 742. - Омск, 2003. - 145 с.

110. Патронов К.С. О диагностике и прогнозировании аварийного состояния кинематических пар // Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе: материалы науч. техн. конф., Ч.1., Омск, 2003.-С.161-162.

111. Алгоритм обнаружения сигналов в шумах, основанный на узкополосномспектральном взвешивании1. Начало

112. Загрузка дан X ¡03.-1 пыхв массив •1 3384)

113. Загрузка шта энергий в част ENI. i( тных уровней отных полосах 0.20)

114. Расчёт БПФ массива данных X1. Skl, k(0.8192)в Расчёт уровней энергии частотных полосах спекл Еп2|=3[01л2+5[11л2+. ра