В качестве основного подхода в системе мониторинга, сигнализации и определения местоположения утечек в трубопроводе используется метод волн отрицательного давления. Используя модель переходных процессов в трубопроводе, он использует сигнализацию расхода, определение местоположения давления и комплексный анализ потока + давления для определения сигнализации и определения местоположения.
При утечке в трубопроводе разница давлений внутри и снаружи трубопровода вызывает внезапное падение давления в месте утечки. Окружающая жидкость из-за разницы давлений течет к месту утечки, создавая внезапную волну отрицательного давления внутри трубопровода. Эта волна отрицательного давления распространяется от места утечки к верхнему и нижнему концам трубопровода, экспоненциально затухая, пока не затихнет. Эта волна давления значительно отличается от обычных волн давления, имея более крутую переднюю кромку. Высокочувствительные-передатчики давления на обоих концах принимают этот волновой сигнал, который затем регистрируется системой сбора данных. Система объединяет характеристики изменения давления и расхода, чтобы определить, произошла ли утечка. Измеряя разницу во времени между приходом мгновенной волны давления на верхний и нижний концы и скоростью распространения волны давления внутри трубопровода, система рассчитывает местоположение точки утечки. Для преодоления помех от таких факторов, как шум трубопровода, используются вейвлет-преобразование и корреляционный анализ для изучения характеристик распространения волн отрицательного давления и особенностей трансформации шума и волн гидроудара внутри трубопровода. Это сочетается с анализом, обработкой и расчетом упругости стенок трубопровода, а также физических параметров и свойств жидкости. Для стальных трубопроводов, обычно транспортирующих сырую нефть, скорость распространения волн отрицательного давления составляет примерно 1000–1200 м/с. Этот аналитический метод очень чувствителен к внезапным утечкам и подходит для мониторинга утечек, вызванных человеческим фактором. Однако он не очень чувствителен к медленному просачиванию коррозии.
