01 概述
基于电阻率法的原油管道渗漏监测技术
本技术利用有机烃在土壤中的扩散迁移引发的电阻率等环境参数变化，实现有机烃成分检测及浓度分布检测。
- 现有输油管道泄漏监测技术存在分析成本高、难以发现埋地管道早期微渗漏的短板。
- 传统手段对于埋地管道微小渗漏无法做到及时报警，缺少早期预警有效手段。
- 本系统通过监测管道周边土壤石油烃含量变化，及时识别早期渗漏，构建输油管道渗漏早期预警能力，保障管道输送安全与周边土壤、生态环境安全。
02 工作原理
微泄漏监测系统组成
系统分为地面段、空间段、用户端三大部分，实现7×24小时不间断实时监测。
- 地面段：油品监测探针、供电电源；
- 空间段：信号发射器、4G无线传输模块；
- 用户端：移动终端、预测报警模型；
监测系统整体架构示意图：地面段-空间段-用户端
管道沿线地下传感器分布式布设示意图
BP神经网络预测原理
神经网络技术体系分类
数据预处理流程
- 1.重复值过滤
- 2.异常值剔除
- 3.无量纲化处理
- 4.数据归一化处理
- 5.训练集、验证集、测试集数据集划分
训练集、验证集、测试集划分原理图
BP神经网络输入-隐藏-输出层结构（输入：含水率、温度、电阻率、干密度；输出：含油率）
监测传感器结构
水平监测传感器尺寸结构
垂直监测传感器尺寸结构
03 设备简介
监测传感器特点
- 可动态观测不同土层土壤水分、温度状态，全灌封防水结构；
- 可有效感知土壤环境参数，不受土壤盐离子干扰，测量数据精准；
- 电极不直接接触土壤，避免对土壤及植物产生电气干扰。
传感器关键技术性能
- 土壤温度：测量范围-15℃～35℃，精度±0.5℃（25℃）
- 土壤湿度：测量范围0～100%，精度±5%（25℃）
- 工作温度：-40℃ ~ 80℃
- 工作湿度：0-100% RH
- 供电方式：市电 / 太阳能供电
- 响应时间：≤60s
软件平台功能（网络版）
- 支持电脑、手机多终端访问，账户密码登录鉴权；
- 管道全线分布图展示，站点、管线走向可视化；
- 核心模块：数据监测模块、安全运行工况模块；
- 配套能力：数据录入、查询、保存、导出、数据分析；
- 监测点管理：增删改查监测点位、经纬度信息；
- 账户信息管理：密码修改、邮箱维护。
监测点管理Web界面
历史数据导出Web界面
账户信息与密码修改界面
系统完整业务数据流
- 传感器+采集仪采集土壤电阻率、温度、含水率；
- 4G无线模块将原始数据上传业务系统；
- 系统将物性参数输入已训练完成的PSO-BP神经网络模型；
- 模型输出土壤预测含油率；
- 分析结果反馈推送至手机/电脑客户端，实现预警。
04 室内实验
水平微泄漏监测系统实验
分层铺设土样，压实度保持一致，布置探针；待温度、含水率、电导率数据平稳，模拟油品渗漏，观测传感器数据波动变化。
水平微泄漏监测室内实验装置
垂直微泄漏监测系统实验
垂直微泄漏模拟，油品泄漏前后土壤状态对比
室内实验预测结果
| 编号 |
实际含油量/% |
PSO-BP预测含油量/% |
误差值/% |
| 1 |
7% |
7.23% |
0.23% |
| 2 |
7% |
7.31% |
0.31% |
| 3 |
7% |
7.53% |
0.53% |
| 4 |
7% |
7.58% |
0.58% |
| 5 |
14% |
13.99% |
0.01% |
| 6 |
15% |
14.89% |
0.11% |
| 7 |
15% |
14.91% |
0.09% |
| 8 |
15.40% |
15.29% |
0.11% |
| 9 |
15.40% |
15.28% |
0.12% |
| 10 |
15.40% |
15.33% |
0.07% |
室内实验预测值与实际含油量整体误差较小，预测效果较好，验证系统方案具备可行性。
05 现场实验
优先选用室外场地开展；降雨等特殊条件可切换室内，室内需要保证良好通风条件。
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室外实验场地实拍
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室内实验场地实拍
垂直微泄漏现场实验装置
现场垂直微泄漏监测实验设备实拍
现场实验预测结果
| 编号 |
实际含油量/% |
PSO-BP预测含油量/% |
误差/% |
相对误差/% |
| 1 |
4.4% |
4.67% |
0.27% |
6.14% |
| 2 |
4.4% |
4.82% |
0.42% |
9.55% |
| 3 |
4.4% |
4.96% |
0.56% |
12.73% |
| 4 |
4.4% |
4.18% |
0.22% |
5.00% |
| 5 |
4.4% |
4.94% |
0.54% |
12.27% |
| 6 |
5.3% |
4.95% |
0.35% |
6.60% |
| 7 |
5.3% |
4.94% |
0.36% |
6.79% |
| 8 |
5.3% |
4.97% |
0.33% |
6.23% |
| 9 |
8.2% |
8.51% |
0.31% |
3.78% |
现场工况条件下预测值与实际值误差可控，验证本套监测系统工程应用可行性。
06 联系方式
北京德天力拓科技有限公司
- 总经理：刘永刚
- 地址：北京市昌平区城北街道燕平家园14号楼14-5室
- 联系电话：18611422776
