开发外露天然气管道安全监测系统

韩国天然气公司研发研究所的Sung-Kyung Hong描述了他设计和实施一种监测系统的第一手经验，该系统使用加速度计来检测暴露的天然气管道的损坏情况。

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“我们设计了安全管理系统来监控暴露的天然气管道的结构安全。由于这些暴露的管道，城市不能总是立即停止天然气流动，如果发生事故，可能会导致广泛的大规模破坏。此外，许多暴露的天然气管道连接在桥梁上。尽管桥梁最初的建造是正确的，但许多因素，包括长期变化，连接管道的支撑构件较少，与桥梁结构有关的问题，以及对管道的故意破坏，使得在桥梁开发过程中难以实施安全管理系统。为了确保完全安全，我们需要一个高度可靠的24小时监控系统，即使在恶劣的环境中也不会停机。

“钻探施工，也称为‘其他施工’，发生在管道埋在天然气管道视野的地面以下的区域，如地铁和地灯施工。当这种类型的施工开始时，我们实施悬挂保护，以保护暴露的管道。由于暴露的管道增加了事故发生的风险，我们设立现场管理或缩短检查周期，通过更频繁的检查加强安全管理。

“我们过去CompactRIO硬件从国家仪器在条件恶劣的环境(例如建筑工地或桥梁)安装我们高度可靠的系统，以持续监测和确保暴露的天然气管道的安全。我们还开发了该系统，即使在触发警告警报时也不会出现错误操作。

“我们使用NI cRIO-9004嵌入式实时控制器和NI cRIO-9103四槽，3M栅极可重构嵌入式机箱开发了该系统。我们使用基于微机电的加速度计来测量暴露的管道振荡。这种加速度计比集成电子压电(IEPE)加速度计便宜，因为它的信号在线路长度上的衰减较小，而且它使用常规电缆而不是同轴电缆。因此，我们使用NI 9201 C系列模拟输入模块代替NI 9233 C系列四通道动态信号采集模块。

“通过NI 9237桥架和应变测量模块，我们测量了暴露管道的应力变化。因为我们需要应变计来测量管道的长度，所以我们安装了半桥来减少噪音对管道长度的影响。

“我们还安装了利用码分多址(CDMA)产生短信息服务(SMS)的设备，以便安全管理现场的工作人员可以在任何位置通过手机收到警告警报。我们安装了CDMA设备作为串行接口，并对系统进行了编程，使其在振荡或应变超出最初设定的水平时发出警告警报。

“为了确保实现24小时管道监控的目标，我们需要可靠的硬件，不会出现停机情况，这样即使在恶劣的环境中发生事故，系统也能正常运行。我们选择使用CompactRIO作为系统硬件，因为它可靠且耐用，这影响了我们如何应用传感器。”

彼得·韦兰德编辑，pwelander@cfemedia.com

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