CN111609324B - 一种管道泄漏检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种管道泄漏检测方法及装置。在该方法中，获取第一站点和第二站点的管道压力数据；分别对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。通过上述方法实现了检测管道是否发生泄漏，且对于传统技术中不易检测到的压力变化特征不明显管道泄漏情况，也能够及时检测出。
Description
技术领域
本申请涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种管道泄漏检测方法及装置。
背景技术
近年来，随着我国国民经济的高速发展，社会对能源特别是油气资源的需求也同步加大。管道运输因其经济、安全、高效等优点，是油气资源的主要运输方式。目前我国已经建成了十分庞大的管网体系，管道数量占据了全球管道的重要成分。但随着管道使用年限的增长，由于管道老化、自然环境侵蚀及人为破坏等原因都有可能导致管道泄漏事故的发生，进而会造成严重的经济损失、能源浪费及环境危害。因此，管道泄漏发生后的及时检测报警以及提高泄漏报警的精度对防止泄漏的进一步扩大十分重要。
目前，基于负压波的管道泄漏检测技术应用比较广泛，其主要依据管道首末两站压力的变化来实现管道泄漏检测及定位，但对于小泄漏、缓慢发生的泄漏等原因引起管道负压波的波形特征变化不够明显的工况，不能根据其波形特征点有效的检测管道是否发生泄漏。
发明内容
本申请实施例提供一种管道泄漏检测方法及装置，用于实现对管道是否发生泄漏进行检测。
第一方面，本申请实施例提供了一种管道泄漏检测方法，包括：
获取第一站点和第二站点的管道压力数据；
分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；
对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；
根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
在一种可能的实现方式中，所述分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据，包括：
将所述第一站点的最新压力数据减去所述第一站点历史压力数据的均值，然后除以所述第一站点历史压力数据的标准差；
将所述第二站点的最新压力数据减去所述第二站点历史压力数据的均值，然后除以所述第二站点历史压力数据的标准差。
在一种可能的实现方式中，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为第i-N个压力数据至第i-1个压力数据，N为预设的常数；或者
若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为所述第i个压力数据之前预设时间段内的数据。
在一种可能的实现方式中，所述第一阈值为所述第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平取值；和/或
所述第二阈值为所述第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的取值。
在一种可能的实现方式中，所述对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，包括：
对超过第一阈值的第一标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第一积分压力数据；
对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据，包括：
对超过第二阈值的第二标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第二积分压力数据。
第二方面，本申请实施例提供了一种管道泄漏检测装置，包括：
获取模块，用于获取第一站点和第二站点的管道压力数据；
标准化处理模块，用于分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；
积分模块，用于对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；
判断模块，用于根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
在一种可能的实现方式中，所述标准化处理模块，具体用于：
将所述第一站点的最新压力数据减去所述第一站点历史压力数据的均值，然后除以所述第一站点历史压力数据的标准差；
将所述第二站点的最新压力数据减去所述第二站点历史压力数据的均值，然后除以所述第二站点历史压力数据的标准差。
在一种可能的实现方式中，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为第i-N个压力数据至第i-1个压力数据，N为预设的常数；或者
若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为所述第i个压力数据之前预设时间段内的数据。
在一种可能的实现方式中，所述第一阈值为所述第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平的取值；和/或
所述第二阈值为所述第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的取值。
在一种可能的实现方式中，所述积分模块，具体用于：
对超过第一阈值的第一标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第一积分压力数据；
对超过第二阈值的第二标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第二积分压力数据。
第三方面，本申请实施例提供了一种管道泄漏检测设备，包括处理器、存储器以及通信接口，所述通信接口用于获取第一站点和第二站点的管道压力数据；所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序，执行如第一方面任一种实现方式所述的管道泄漏检测方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面中任一项所述方法。
在上述实施例中，采集管道上第一站点和第二站点的压力数据，并对压力数据进行标准化处理后，对标准化数据进行积分运算，然后判断是否发生泄漏。由于采用积分法增强了压力变化特征，能够使得检测结果反映出长时间的小幅度的变化，即，能够检测出缓慢下降的压力变化情况，因此，对于传统技术中不易检测到的压力变化特征不明显管道泄漏情况，本申请实施例也能够及时检测出，从而尽快对泄漏的管道检测维修，避免资源浪费以及油气泄漏导致的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的管道泄漏检测方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的管道泄漏检测装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的管道泄漏检测设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
传统的管道泄漏检测方法，对于存在较大泄漏点导致管道内压力值变化较快的情况，有较好的检测效果。但是，对于泄漏点较小、管道内压力值变化缓慢的情况，不易通过传统检测方法检测出。若缓慢泄漏的情况没有被及时检测到，将造成资源的浪费，且由于管道内运输的水、油、气等泄漏到外部，也容易造成安全隐患。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种管道泄漏检测方法及装置，能够对管道是否发生泄漏进行检测，且对于压力变化特征不明显管道泄漏情况，也能够及时检测出。
参见图1，为本申请实施例提供的管道泄漏检测方法的流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤101、获取第一站点和第二站点的管道压力数据。
其中，第一站点和第二站点为传输管道上任意两个站点，应用该方法实施例判断第一站点和第二站点之间是否存在管道泄漏。可选的，可以对传输管道上的每个站点均应用本申请实施例提供的管道泄漏检测方法，以实现对全管道进行有效、及时的检测，及时检测出是否存在管道泄漏。
在获取压力数据时，可以按照预设的采样周期采集相应的压力数据，例如，数据采样频率可以为100HZ，即采样周期为0.01s。对采集到的第一站点和第二站点的压力数据进行分别存储，即得到第一站点的压力数据集合和第二站点的压力数据集合。
步骤102、分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据。
可选的，在本申请实施例中，可以利用z-score(zero-mena normalization)标准化算法对数据进行标准化。具体的，可以通过下述公式进行标准化：
标准化数据＝(当前数据-历史数据的均值)/历史数据的标准差
其中，历史数据可以选取预设个数的最近数据作为历史数据，或者，也可以将最近的预设时间段内的数据作为历史数据。随着当前数据数据的变化，也相应变化对历史数据的选取，即，实现动态的标准化，有助于压力信号漂移的问题。
以历史数据的预设个数为500为例，则在对第i个数据X(i)进行标准化时，可以对X(i-500)至X(i-1)这500个数据求取平均值M(i)和标准差S(i)，根据上述公式确定数据X(i)的标准化数据。在对第i+1个数据X(i+1)进行标准化时，可以对X(i-499)至X(i)这500个数据求取平均值M(i+1)和标准差S(i+1)，根据上述公式确定数据X(i+1)的标准化数据。
当然，历史数据的选取也可以是非动态的或者在一段时间内保持不变。具体如何选取历史数据可以根据对精度的要求以及系统运算量的要求进行选择。
应用上述算法对第一站点的压力数据进行标准化时，根据第一站点的当前数据以及第一站点的历史数据进行，从而得到第一标准数据；对第二站点的压力数据进行标准化时，根据第二站点的当前数据以及第一站点的历史数据进行，得到第二标准化数据。
步骤103、对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据。
在得到标准化数据后，将标准化数据于预设的阈值进行比较，若标准化数据超过预设的阈值，则可能存在管道泄漏情况，需要进行积分求取，然后根据积分数据进一步判断是否发生了泄漏。若标准化数据没有超过预设的阈值，则可以认为没有发生管道泄漏。由于此处的阈值比较为初次筛选，筛选范围可以较大些，应尽可能将已发生泄漏的数据全部筛选出来。
可选的，可以根据正常的标准化数据，利用概率分布函数或概率密度函数与相应的置信水平预设一个可能发生泄漏的压力波信号的阈值。在一个具体实施例中，上述第一阈值为第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平的取值；和/或，第二阈值为第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的取值。
积分的一个严格数学定义由波恩哈德·黎曼给出，对一个在闭区间有定义的实值函数f，f关于取样分割x0,…,xn、t0,…,tn-1的黎曼积分法可描述为：
式中每一项是子区间长度xi+1-xi与在ti处的函数值f(ti)的乘积。
在实际处理过程中为时域积分，需将上述离散化。在一种可能的实现方式中，可以采用欧拉法数字积分，对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，求取得到第一积分压力数据。
yn+1＝yn+f(tn,yn)·hn
hn＝tn+1-tn
其中，yn+1为积分压力数据；f(tn,yn)为tn时刻的标准化压力数据；hn为相应的计算步距，即，实际的采样间隔，若按照预设周期进行采集则i取不同值时采样间隔均相同。
类似的，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，也可以按照上述欧拉法数字积分方式进行求取。
步骤104、根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
压力数据在经过求取积分后，压力变化特征得到了增强。因此，根据第一积分压力数据和第二积分压力数据进一步判断管道是否发生泄漏时，能够检测到的压力变化特征不明显管道泄漏情况。
可选的，在根据第一积分压力数据和第二积分压力数据进一步判断管道是否发生泄漏时，可以将第一积分压力数据与预设的第一泄漏阈值进行比较，判断第一积分压力数据是否超过预设的泄漏阈值，若超过，则可以认为管道存在泄漏，否则，可以认为管道没有发生泄漏。上述预设的第一泄漏阈值，也可以根据概率分布函数或概率密度函数与相应的置信水平确定，例如该第一泄漏阈值为第一站点历史压力数据的概率分布函数在第三置信水平的取值；其中，该第三置信水平与前述第一置信水平不同，该第三置信水平可以设置为大于第一置信水平，例如，第一置信水平设置为50％，第三置信水平可以设置为99.75％。
在上述步骤104中，若判断管道存在泄漏，还可以根据第一站点的第一积分压力数据和第二站点的第二积分压力数据进行综合分析，进而判断是否为第一站点和第二站点之间的管道发生泄漏。
在上述实施例中，采集管道上第一站点和第二站点的压力数据，并对压力数据进行动态标准化处理后，利用积分法检测出压力变化，然后判断是否发生泄漏。由于采用积分法增强了压力变化特征，能够使得检测结果反映出长时间的小幅度的变化，即，能够检测出缓慢下降的压力变化情况，因此，对于传统技术中不易检测到的压力变化特征不明显管道泄漏情况，本申请实施例也能够及时检测出，从而尽快对泄漏的管道检测维修，避免资源浪费以及油气泄漏导致的安全隐患。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种管道泄漏检测装置，用于实现上述方法实施例。如图2所述，该装置包括：
获取模块201，用于获取第一站点和第二站点的管道压力数据；
标准化处理模块202，用于分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；
积分模块203，用于对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；
判断模块204，用于根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
在一种可能的实现方式中，所述标准化处理模块202，具体用于：
将所述第一站点的最新压力数据减去所述第一站点历史压力数据的均值，然后除以所述第一站点历史压力数据的标准差；
将所述第二站点的最新压力数据减去所述第二站点历史压力数据的均值，然后除以所述第二站点历史压力数据的标准差。
在一种可能的实现方式中，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为第i-N个压力数据至第i-1个压力数据，N为预设的常数；或者，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为所述第i个压力数据之前预设时间段内的数据。
在一种可能的实现方式中，所述第一阈值为所述第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平的值；和/或
所述第二阈值为所述第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的值。
在一种可能的实现方式中，所述积分模块203，具体用于：
对超过第一阈值的第一标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第一积分压力数据；
对超过第二阈值的第二标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第二积分压力数据。
需要说明的是，以上各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种管道泄漏检测设备，用于实现上述方法实施例。如图3所示，该设备包括：处理器301、存储器302以及通信接口303。
具体地的，所述通信接口303用于获取第一站点和第二站点的管道压力数据。所述处理器301用于调用所述存储器302中存储的计算机程序，执行上述任一种实现方式所述的管道泄漏检测方法。
基于相同的技术构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一实现方式所述的管道泄漏检测方法。
需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
在本申请上述实施例中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种管道泄漏检测方法，其特征在于，包括：
获取第一站点和第二站点的管道压力数据；
分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；
对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；
根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据，包括：
将所述第一站点的最新压力数据减去所述第一站点历史压力数据的均值，然后除以所述第一站点历史压力数据的标准差；
将所述第二站点的最新压力数据减去所述第二站点历史压力数据的均值，然后除以所述第二站点历史压力数据的标准差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为第i-N个压力数据至第i-1个压力数据，N为预设的常数；或者
若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为所述第i个压力数据之前预设时间段内的数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为所述第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平的取值；和/或
所述第二阈值为所述第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的取值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，包括：
对超过第一阈值的第一标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第一积分压力数据；
所述对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据，包括：
对超过第二阈值的第二标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第二积分压力数据。
6.一种管道泄漏检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一站点和第二站点的管道压力数据；
标准化处理模块，用于分别针对所述第一站点的压力数据和所述第二站点的压力数据进行标准化处理，得到第一站点的第一标准化压力数据和第二站点的第二标准化压力数据；
积分模块，用于对超过第一阈值的第一标准化数据进行积分求取，得到第一积分压力数据，对超过第二阈值的第二标准化数据进行积分求取，得到第二积分压力数据；
判断模块，用于根据所述第一积分压力数据和所述第二积分压力数据判断管道是否发生泄漏。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标准化处理模块，具体用于：
将所述第一站点的最新压力数据减去所述第一站点历史压力数据的均值，然后除以所述第一站点历史压力数据的标准差；
将所述第二站点的最新压力数据减去所述第二站点历史压力数据的均值，然后除以所述第二站点历史压力数据的标准差。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为第i-N个压力数据至第i-1个压力数据，N为预设的常数；或者
若所述最新压力数据为第i个压力数据，则所述历史压力数据为所述第i个压力数据之前预设时间段内的数据。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一阈值为所述第一站点历史压力数据的概率分布函数在第一置信水平的取值；和/或
所述第二阈值为所述第二站点历史压力数据的概率分布函数在第二置信水平的取值。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述积分模块，具体用于：
对超过第一阈值的第一标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第一积分压力数据；
对超过第二阈值的第二标准数据，采用欧拉法数字积分方式进行积分求取得到第二积分压力数据。
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