1.1目的与意义：

管道运输是与公路运输、铁路运输、航空运输、水路运输并列的五大交通运输方式之一，是一种经济、方便的运输方式。现代管道运输始于19世纪中叶，1865年美国宾夕法尼亚州建成第一条原油输送管道。然而它的进一步发展则是从20世纪开始的，随着二次大战后石油工业的发展，管道的建设进入了一个新的阶段，各产油国竞相开始兴建大量石油及油气管道。20世纪60年代开始，输油管道的发展趋于采用大管径、长距离，并逐渐建成成品油输送的管网系统^[1]。和其他运输方式相比，它具有高效、安全、经济、便于控制和管理等多项优点，因此在石油、天然气以及其他流体输送中占有重要的地位。根据中国国家统计局的数据，截至2016年，我国管道输油（气）里程为11.34万公里。然而，新管道因设计、施工、管材等方面的问题引发较高事故率；老管道因为腐蚀破损等原因事故率较高。在役管道中，约60%的管道服役时间超过30年，东部管网服役运行已40多年。中国油气管道正处于事故多发期。随着管线的增多，设备运行时间的增长以及地理条件的变化（滑坡、地震等），管壁由于制造缺陷、化学腐蚀以及人为破坏等因素，管道泄漏事故频繁发生^[2]。管道一旦出现泄漏，不仅会带来因流体流失而造成的直接经济损失和对环境的污染，严重情况下，还可能发生爆炸和引起火灾，甚至造成人员伤亡^[3]。2013年2月，江西特大盗油案导致永修县潦河水域和农田大面积油体污染，永修县城停水。2013年11月，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂，引起爆炸，事故造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失7.5亿元。2014年5月，浙江境内甬沪宁原油管道因盗油分子打孔盗油，造成原油泄漏，污染土地1500平方米。2015年7月，潍坊寿光油耗子打孔盗油1000多吨，给国家造成经济损失近1000万元，并且引发大量原油渗出地表，大面积扩散，刺鼻的原油气味在空气中弥漫，直接危害到人民生命财产安全。因此，找到一种适应性强、误报率低、灵敏度高、泄漏定位精度高的管道泄漏检测系统，能够及时控制和减少因管道泄漏而造成的经济损失和人员伤亡，具有明显的经济效益和社会效益。

1.2国内外管道泄漏检测研究现状：

管道泄漏检测与定位是一种故障诊断技术，它的任务是了解和掌握管道输送系统在运行过程中的状态，并判断它是否正常工作即有无发生异常现象，以便及时发现其泄漏故障并进行精确定位^[4]。国外发达国家对管道泄漏检测与定位技术研究得比较早，大概起于上个世纪70年代，到现在已经形成了较为成熟的理论体系，并于上世纪80年代末进入到实用阶段，在管道泄漏检测与定位方面已经取得了一定的效果。国内在这方面的研究起步较晚，自80年代末开展了管道泄漏检测与定位技术的研究，随着计算机技术的发展和国外技术的引进，国内在管道检测与定位方面已经取得了一定的成绩，并已成功运用到管线上去。

1.2.1管道泄漏检测方法概况：

管道泄漏是管道运行中的主要故障，会造成经济损失并污染环境。为了最大限度地降低管道泄漏带来的损失，一般要求管道泄漏检测系统具备以下几个特点：（1）灵敏性。泄漏检测系统能够检测到泄漏，并在此泄漏量下以最短的时间进行泄漏报警。（2）鲁棒性。当仪表出现故障或者管道的工作状态发生瞬变时，泄漏检测系统是否仍能够进行泄漏检测。（3）易维护。检漏系统出现故障时，容易进行系统的恢复^[5]。

管道泄漏检测分为管内检测和管外检测，根据不同原理，可分为基于硬件或软件进行检测。

1.基于外部的泄漏检测方法：

（1）光纤法

光纤法可通过声波频率来定位和测量机械干扰，这些干扰可能是由震动、地震波、气体或者液体泄漏等引起的。此时可以检测到泄漏，且定位精度大约1m，通过与数据库对比，从而确定引起干扰的原因。光纤法可通过将光纤测试管道的温度分布传输给特定软件，通过温度分布判断是否发生泄漏并确定泄漏的位置，要求光纤均匀的分布在管道周围。光纤法适用于气体、液体和多相流管道，其定位和检测精度高，对电磁干扰具有免疫性，但光纤价格较为昂贵，进行泄漏检测时需建立干扰因素数据库。