该项目属于石油天然气储存与运输工程领域。我国的环境压力和快速的城市化极大促进了天然气市场，到2020年，天然气管道将达15万公里。天然气管道距离长，运行时间长，有些与城市管网交叉，由于天然气易燃易爆，一旦泄漏，将会造成能源浪费、环境污染、人民生命财产损失，因此管道泄漏检测与定位具有非常重要的意义，是“十三五规划”中“完善能源安全储备制度、健全公共安全体系”的重大需求。声波法具有灵敏度高等诸多优点，但用于输气管道时仍存在以下关键技术难题：①目前的输气管道泄漏声波产生机理不明确，不能清晰的描述泄漏声波的产生幅值和频率范围；②普遍采用的泄漏声波的传播衰减模型只考虑介质的粘热吸收作用，声波幅值衰减因子的计算误差大于30%；③常用的信号处理方法在处理微小泄漏的声波信号时不能提取有效特征，可检测最小泄漏量只能达到1%输量；④传统泄漏定位方法在应用中，时间差的求解存在较大误差，定位精度只能达到1%。这些难题导致声波法用于输气管道时漏报率高、定位精度低、成本高等。在国家自然科学基金等课题的支持下，历经十年的技术攻关，针对上述关键问题进行了系统研究，取得如下原创成果：1.揭示了输气管道泄漏声波产生的气固耦合机理，建立了泄漏声波幅值计算的半经验半理论公式，实现了声波幅值计算误差小于20%；阐明了泄漏声波幅值集中于低频段的产生特性，发明了非介入式次声波传感器，避免了介入式安装，增加了适用性，降低了成本。2.建立了泄漏声波在管道流动气体中的非稳态湍声耦合模型，提出了耦合气体流动、湍流效应和粘热效应的声波幅值衰减理论模型，实现了声波幅值衰减因子计算误差在2%以内。3.提出了小波变换融合盲源分离算法的信号处理技术，提高了时间差的计算精度，补偿了微弱信号的幅值特征。4.发明了基于压力相关的泄漏定位方法，改进了传统方法的定位精度，适用于已经采用传统方法的管道；发明了基于声波幅值衰减模型的泄漏定位方法，不计算时间差，适用于传感器能够在两端介入式安装的管道；发明了基于非介入式传感器的泄漏定位方法，开辟了单传感器定位的新思路，适用于传感器不能介入式安装或只允许一端安装的管道；集成以上三种方法开发了基于声波的输气管道泄漏检测与定位系统，检测时间小于3分钟，定位精度达到0.1%，可检测最小泄漏量为0.01%输量。专家鉴定：该技术整体达到国际先进水平，在输气管道泄漏声波传播模型、声波信号处理方法和声波法泄漏检测与定位方法方面达到国际领先水平。该项目已在2400余公里的管线等得到应用，近三年新增利润24940万元。该项目申请发明专利20项，授权8项；授权实用新型专利3项；授权软件著作权2项；出版专著2部，发表论文34篇，其中SCI、EI收录20篇，培养研究生24名、本科生100余名，现场工程技术人员60余名。我国《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》要求天然气在一次能源中的占比至2020年增加到10%，这对天然气的安全输送提出了更高要求，该技术必将产生更大的经济和社会效益。