一、声波检测技术的基本原理

声波不但能在空气中传播，而且能在液体和固体中传播。在空气中传播时，空气阻力使声波急剧衰减，其传播速度仅为340m/s。在钢管中传播时，由于受到极小的阻力，其传播速度高达5000m/s以上。

当人为地在输油气钢管上去掉保护层、装卡子、装阀门、打孔等过程中，产生的声波会沿着钢管高速传播。当安装在钢管外壁上的高灵敏度声学传感器接受到该声波时，将信号经放大、滤波、一线判别等处理后，声学传感器的坐标信号经无线传输设备发出，传给总站的主机。在主机上，将接收到的信号经过特殊的数字信号检测与处理进行二线判别，获得正确的报警信号。由于各分站（即检测点）为编码发送信号，故主机可定位接收信号，定位显示报警位置，同时记录报警时间。所以一旦发现盗油报警，主控计算机立刻自动启动报警系统。主控计算机还可定时向各分站发出探测信号，根据各分站的自动应答信号确定各分站设备的运行状况，如发现某一分站设备异常，同样发出报警信号。

二、系统设计的总体思路

现场信号采集所用的声波传感器可以检测到lkm以外的信号，经信号放大器（倍数为 100倍）放大后，送入DSP(数字信号处理)主板进行处理，判断是何种信号（如敲击、钻或是环境干扰信号）。然后将有用数据通过无线电传输送到总站，总站对接收到的数据进行处理、判断后给出相应的报警信息。

三、系统模块的工作原理和功能

(1)采用中科院声学院研制的高精度声波传感器，检测由钢管传过来的声音信号，经过放大器输出正负交替的波形。

(2) DSP板对传感器输入的信号进行采集，然后对数据进行时域和频域分析，每次可对 512个采样点进行分析。先根据幅值进行第一次判断，排除掉部分环境干扰信号，然后将剩余的信号进行频谱分析，分离出有用的信号。其中，钻的信号幅值较低，信号强度主要分布在中频区域内，经过DSP板上的双滤波器后可以滤掉大部分的外界干扰信号，基本上可很好的分离出有效的钻信号来。敲击信号的幅度较高，信号强度主要分布在低频区域内。根据这两个特点可以判断出是否为敲击信号，然后将处理完的数据通过无线电台传送到总站（一次报警传送16个字节）。

(3)总站接收两个分站传送回来的数据，根据传送回来的时间、幅度、分站号进行报警类型判别，如果为敲击信号，则给出准确定位。如果总站接收到钻的数据，则会在连续接收到三组相同信号后给出报警提示，这样就可以很好地减少误报和漏报。总站每隔1h对每个分站进行一次巡检，确保分站设备正常工作。在系统安全时间内，总站和分站处于休眠状态。

(4)整个分站由蓄电池供电，传感器功耗很低，一般仅为0.3mAh，DSP板在数据采集和处理时的功耗为44.5mAh，静候电流在20mA以下。电台发送数据时功耗为1.5mAh，发送一次报警所需时间为O.lso所以蓄电池在不充电的情况下够系统使用15天以上，太阳能电池板的充电 电流为200mA。

(5)数据传输通过无线电传输，传输速率为1200bps，数据经过定向天向增益后传输距离可以达到20km。

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