CN111696310B - 一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法，解决缺乏全方位全程安全风险防范的技术问题。系统包括：监测系统数据采集层，在燃气管线所处的立体空间中利用安防子系统获取环境特征数据，通过时空基准信号将环境特征数据转换为环境基准数据；监控数据融合层，将环境基准数据规范化处理形成安防数据结构框架内的基本维度数据并有序存储；智能防控层，根据风险防控模型对基本维度数据进行持续监测，确定安全风险形成过程，形成梯次预警。使得异构多源安防数据可以形成在不同测量维度和尺度下完整安全风险形成过程的持续监测。避免了安防风险事前监测、事中监测和事后监测过程割裂造成的预测滞后性，形成主动防御体系。

Description

一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法

技术领域

本发明涉及工程监测技术领域，具体涉及一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法。

背景技术

现有技术中，随着城市框架不断拉大和城市升级改造,地下燃气管线铺设越发庞大复杂，自然环境、人为破坏等外部因素等时刻威胁管道安全，部分外部因素发生的偶然性较强，极不可控，导致管网运行风险高，管理难度大。现有技术中为应对燃气管道的外部破坏，主要采取四类措施构建燃气管道防控体系，包括：在重要场所安排人员值守，加大对重点部位的防护力度；采取物理防护措施增加主控室数量和隔离障碍物，抵御洪水、飓风威胁，防止恶意袭击；利用监测技术手段实时自动监测，提高监测时效性；发动群众主观能动性，发现问题及时向有关部门举报。

导致燃气管道事故的外部因素间往往存在位置、时效、强度、范围等维度间的相关性，而现有技术仅能针对局部或某个时刻的单一类型监测数据做出适当告警处理，在目前配备监测系统的管道数量尚未达到管道总量的5％情况下，各类风险监控数据不完善，不能形成综合安全风险防控。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法，解决现有安防系统无法形成燃气管线所处的立体空间中全方位全程安全风险防范的技术问题。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统，包括：

监测系统数据采集层，用于在燃气管线所处的立体空间中利用安防子系统获取环境特征数据，通过时空基准信号将所述环境特征数据转换为环境基准数据；

监控数据融合层，用于将所述环境基准数据规范化处理形成安防数据结构框架内的基本维度数据并有序存储；

智能防控层，用于根据风险防控模型对所述基本维度数据进行持续监测，确定安全风险形成过程，形成所述安全风险形成过程中的梯次预警。

本发明一实施例中，所述环境特征数据包括：遥感影像数据、地表形变数据、管道应力应变数据、管道气体泄漏数据、视频监控数据、第三方侵入数据、无人机巡检数据和周界入侵数据。

本发明一实施例中，所述监控数据融合层包括：

数据传输子系统，用于定义所述环境基准数据在系统间数据传输的通信协议，并行接收系统间传输的所述环境基准数据；

数据转换子系统，用于定义所述环境基准数据的封装结构，对接收的所述环境基准数据进行封装或解封；

数据过滤子系统，用于定义数据内容提取规则，对所述环境基准数据进行数据清洗获取有效环境数据；

数据融合子系统，用于定义数据基本维度形成安防数据结构框架，对所述有效环境数据进行结构映射形成对应的基本维度数据；

环境维度数据库，用于根据所述数据基本维度形成类型数据库，实时存储基本维度数据基本维度数据。

本发明一实施例中，所述智能防控层包括：

地质灾害防控子系统，用于基于地质灾害防控模型，对地表变形-管道变形-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和地质灾害管理；

第三方破坏防控子系统，用于基于第三方破坏防控模型，对地表越界-越界区域-地面破坏-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和高风险区域管理；

违章压占防控子系统，用于基于违章压占防控模型，对占压-占压变化的安全风险形成过程进行梯次预警和占压对象管理；

场站非法入侵防控子系统，用于基于场站非法入侵防控模型，对近地空间越界安全风险形成过程进行对象跟踪-对象识别-对象预警的梯次预警和对象反制过程。

本发明一实施例中，所述智能防控层还包括：

视觉展示子系统，用于对安全风险形成过程的监测数据和预警数据进行视觉展示；

安全风险发布子系统，用于所述安全风险形成过程的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报分析结果的发布；

风险消息发布子系统，用于所述安全风险形成过程中形成的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报数据的有序发布；

风险目标监测子系统，用于所述安全风险形成过程中确定风险目标的实时态势的完整维度监测；

风险机器学习子系统，用于所述安全风险形成过程中利用监控数据形成训练数据对风险预测模型进行机器学习训练，形成风险预测人工与机器预测相互印证。

本发明一实施例中，所述智能防控层还包括：

综合可视化展示子系统，用于向上位系统提供安全风险形成过程的演进过程数据和应对控制数据。

风险防控分析子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的风险预测分析数据和分析过程。

安全专题发布子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的确定维度数据和确定维度数据形成的预警过程。

应急辅助决策子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的阶段性时空内的预警、告警数据。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法，利用上述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成地质灾害防控过程，包括：

对管线覆盖区域的光学影像通过智能识别提取变形破坏区域进行评估确定地址灾害易发区；

定期获取所述地质灾害易发区的雷达影像，使用时序INSAR技术制作差分干涉图，根据差分干涉图获取潜在灾害区并梯次预警；

通过分析所述潜在灾害区内管道应力应变监测历史大数据判断应力增长趋势；

当应力增长速率接近地表形变速率时，分析当前管道应力应变监测数据形成近期应力增长趋势，形成对应的应力预警时间和预警等级数据；

实时分析当前管道应力应变监测结果，当超出预警阈值时梯次预警；

对形成预警的应力监测点调取管道泄露数据分析坐标处的土壤温度变化，当发生温度降低时梯次预警；

对所述形成预警的应力监测点位置前后的管道应力应变监测点维度数据重点跟踪，根据盈利增长趋势判断是否会发生二次泄露。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法，利用上述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成第三方破坏防控过程，包括：

实时分析视频监控数据识别人员和施工车辆，对进入管道警戒区域启动轨迹跟踪；

当所述进入滞留时长超过阈值时，将进入活动区域列为风险区域，进行梯次预警；

对所述风险区域内优先采用光纤振动维度数据结合人/车识别模式和振动行为样本库识别进入行为；

当所述识别进入行为属于第三方破坏行为时，进行梯次预警并调整视频监控对焦实施破坏行为的对象并计算目标位置；

对光纤预警区域与视频预警区域进行叠加分析缩小预警区域范围并梯次预警；

实时分析叠加预警区域的激光甲烷维度数据，发现泄漏立即告警，并进行现场管理和评估。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法，利用上述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成违章压占防控过程，包括：

通过智能图像识别技术提取同视场内燃气管线两侧的建筑物，获取当前违章占压态势；

调取所述同视场内前期影像中识别的违章占压建筑物，通过与当前违章占压态势对比分期获取变化态势；

生成新增、扩大的违章占压建筑物清单。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法，利用上述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成场站非法入侵防控，包括：

实时分析周界安防系统的监测维度数据，对于穿越警戒线且不属于白名单的人/车报警；

实时分析雷达系统的监测维度数据，对在场站低空范围的飞行器进行梯次预警并跟踪；

当所述飞行器进入警戒空域时发出警报并启动反制过程，包括：

发射电磁波驱离；

发射欺骗导航信号使其偏航。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统和防控方法使得不同检测(或监测、安防)系统的异构多源安防数据可以形成在不同测量维度和尺度下完整安全风险形成过程的持续监测。避免了不同检测(或监测、安防)系统的事前监测、事中监测和事后监测过程割裂造成的预测滞后性，监测管道从可能受到破坏，到被破坏，直至泄漏失效的全过程。本发明实施例实现对外部破坏的孕育、发育、发生和管道泄漏的全过程立体监测，形成多时间梯度的预测、预报、预警和警报的防御体系。

附图说明

图1所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控系统的架构示意图。

图2所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法的流程示意图。

图3所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中地质灾害防控的流程示意图。

图4所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中第三方破坏防控的流程示意图。

图5所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中违章压占防控的流程示意图。

图6所示为本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中场站非法入侵防控的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控系统如图1所示。在图1中，本实施例包括：

监测系统数据采集层01，用于在燃气管线所处的立体空间中利用安防子系统获取环境特征数据，通过时空基准信号将环境特征数据转换为环境基准数据。

本领域技术人员可以理解，存在多种独立的环境数据检测(或监测、安防)系统，例如包括但不限于无人机巡线、管道形变监测、视频安防监控、管道光纤预警、管道泄漏监测、卫星遥感和地理信息系统等。检测(或监测、安防)系统可以分别采集燃气管线所处的立体空间中地下、地表和中低空中具体类型的环境特征数据。通过相应检测(或监测、安防)系统获取的环境特征数据包括但不限于遥感影像数据、地表形变数据、管道应力应变数据、管道气体泄漏数据、视频监控数据、第三方侵入数据、无人机巡检数据和周界入侵数据等。

时空基准信号用于为安全风险演进过程和发生节点提供准确的时间参量和空间参量，针对燃气管线所处立体空间中环境特征数据的多样性需要通过时空基准信号建立还原安全风险过程的时间基准和位置基准。通过时空基准信号可以满使同一立体空间或不同立体空间中多样性的环境特征数据获得统一的时间维度和空间维度。本领域技术人员可以理解，时空基准信号可以采用卫星导航系统的定位信号。时空基准信号在相应检测(或监测、安防)系统的数据封装处理过程中可以与环境特征数据有效结合转换为环境基准数据。

本领域技术人员可以理解，检测(或监测、安防)系统中传感器的现场通信链路可以通过无线传输网络形成，无线传输网络可以采用RFID(Radio FrequencyIdentification)射频信号、无线局域网信号或微波信号形成。

本领域技术人员可以理解，形成环境特征数据的检测(或监测、安防)系统遇上位系统建立远程通信链路的方式包括但不限于公共移动通信网络、随管道敷设的光纤、无线数据专网和卫星通信网络等。

监控数据融合层02，用于将环境基准数据规范化处理形成安防数据结构框架内的基本维度数据并有序存储。

本领域技术人员可以理解，异构系统的数据交换和数据融合需要进行必要的兼容协议定义和必要的数据处理。数据的规范化包括数据传输规范化和数据转换规范化。数据传输规范化用于定义兼容通信协议保证异构系统间数据传输的兼容性，满足数据封装的兼容性。数据转换规范化用于定义元数据类型和属性保证异构系统中同源数据的表述一致性，满足异构系统间数据转换和分割操作的归一化。数据的规范化还包括对单一来源环境基准数据的数据清洗，用于清除单一来源环境基准数据中的控制数据和冗余数据。数据的规范化还包括对符合来源环境基准数据的数据融合，用于将相同时空基准的异构数据进行封装、转换和固定。安防数据结构框架用于形成基于数据维度的数据结构。对各检测(或监测、安防)系统针对同一实时环境或不同实时环境的环境基准数据进行维度关联和映射并有序存储。数据维度包括但不限于差异的时间尺度、空间尺度、物理属性尺度和物理量纲等。

智能防控层03，用于根据风险防控模型对基本维度数据进行持续监测，确定安全风险形成过程，形成安全风险形成过程中的梯次预警。

本领域技术人员可以理解，安全风险存在渐进式形成过程，不同类型安全风险的形成过程具有不同由量变到质变的形成周期和变化实体，单一的检测(或监测、安防)系统仅能识别或感知整个过程中局部量变过程和质变过程。风险防控模型包括对安全风险形成过程的物理特征维度定义、维度数据变化趋势预测、安全风险阈值定义和风险触发的关联数据处理等数据处理过程。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统通过开放的层构架将数据采集、数据融合和安全风险预测数据处理过程保持灵活伸缩性。监测系统数据采集层充分接入现有环境数据检测(或监测、安防)系统获得的多源环境特征数据的同时形成数据的时空基准维度，保证了立体空间中复杂环境因素量化的同步性，避免立体空间环境因素相关性量化失真实现了在燃气管网的立体空间内有效结合多种安防系统采集的环境特征数据将监测面积从单点随机小区域扩展到易发规模大区域，监测参数从二维测量到三维监测，构建形成立体安全风险防御体系的数据基础。监控数据融合层对多源的环境基准数据进行规范化提供了数据交换的数据结构基础，同时利用安防数据结构框架建立环境基准数据的维度定义和环境基准数据间的维度映射关联，使得多源的异构数据的数据内容和数据特征形成数据融合的数据结构基础，使得各检测(或监测、安防)系统的监测内容和监测对象具有统一定义的量化数据结构，实现多源数据存储过程中完成数据融合处理过程。智能防控层通过对立体空间数据维度进行数据监测，通过确定风险防控模型对必要维度数据对安全风险形成过程中进行梯次预警，使得不同检测(或监测、安防)系统的多源数据可以形成在不同测量维度和尺度下完整安全风险形成过程的持续监测。避免了不同检测(或监测、安防)系统的事前监测、事中监测和事后监测过程割裂造成的预测滞后性，监测管道从可能受到破坏，到被破坏，直至泄漏失效的全过程。本发明实施例实现对外部破坏的孕育、发育、发生和管道泄漏的全过程立体监测，形成多时间梯度的预测、预报、预警和警报的防御体系。在管道遭遇实质性破坏之前给出预报/报警信息,为管道安全巡护提供指导。在管道被破坏造成泄漏后，迅速进行警报和定位，为应急抢修提供辅助决策，减少误报和漏报。

如图1所示，在本发明一实施例中，监控数据融合层02包括：

数据传输子系统21，用于定义环境基准数据在系统间数据传输的通信协议，并行接收系统间传输的环境基准数据。

系统间数据传输包括但不限于上下位系统间、平行系统间和同一系统间的数据传输。通信协议保证环境基准数据可以利用远程数据链路进行透明传输保证数据传输效率。

数据转换子系统22，用于定义环境基准数据的封装结构，对接收的环境基准数据进行封装或解封。

封装结构对异构类型的环境基准数据进行重新封装，使得环境基准数据的组织结构具有通用性，保证不同吞吐量和采样周期的异构环境基准数据接收的稳定性。

数据过滤子系统23，用于定义数据内容提取规则，对环境基准数据进行数据清洗获取有效环境数据。

数据清洗对接收过程的解封/封装过程中包含的控制数据、冗余数据和无效数据进行清除，获得立体空间环境特征直接量化描述的有效环境数据。

数据融合子系统24，用于定义数据基本维度形成安防数据结构框架，对有效环境数据进行结构映射形成对应的基本维度数据。

有效环境数据可以根据安防数据结构框架映射至几个基本维度形成相应的基本维度数据。例如基于时空基准形成的坐标有效环境数据可以具有地下、地表、低空和中空几个基本维度，作为至少四种基本维度数据。例如基于时空基准形成的时间有效环境数据可以具有时间点、时间片端、时间周期和时段几个基本维度，作为至少四种基本维度数据。不同的有效环境数据可以具有不同的描述维度，基本维度组合可以形成新的基本维度反映复杂的环境特征描述。

环境维度数据库25，用于根据数据基本维度形成类型数据库，实时存储基本维度数据。

类型数据库适应环境基准数据的数据类型，结合数据基本维度的映射结构数据库类型包括但不限于：

管道对象库，用于对立体空间中布设管道参数维度数据进行存储。

地理信息库，用于对立体空间中地上地下空中信息维度数据进行存储。

采集影像库，用于对立体空间中固定视角遥测影像维度数据进行存储。

环境模型库，用于对立体空间中空间描述维度数据进行存储。

采集视频库，用于对立体空间中实时动态维度数据进行存储。

采集信号库，用于对立体空间中实时信号维度数据进行存储。

物联拓扑库，用于对立体空间中传感器维度数据进行存储。

环境事件库，用于对立体空间中社会人文维度数据进行存储。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成了燃气管网确定立体空间相关态势的环境基准数据的有效融合，实现了环境基准数据在数据分析过程中的通用转换结构，使得各检测(或监测、安防)系统形成的离散化采集数据在不同系统的数据处理过程中可以具有相应的基本维度，使得异构数据具有统一的存储架构和多样性的描述维度，可以作为后续处理的补充数据，同时实现数据的归一化。

如图1所示，在本发明一实施例中，智能防控层03包括：

地质灾害防控子系统31，用于基于地质灾害防控模型，对地表变形-管道变形-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和地质灾害管理。

包括：

管道沿线地质灾害识别评估模块，用于对管道沿线地质灾害类型识别和易发区评估。对管道沿线两侧500米范围，借助于高分辨率的光学影像智能识别并提取历史上曾经发生过明显变形破坏的区域，对地质灾害隐患进行区域性、全面性的普查；通过地面调查复核，甄别并确认或排除普查结果，获取管道沿线的地质灾害隐患清单，并评估出地质灾害易发区。

地质灾害易发区蠕动灾体动态监测处理模块，用于提取地质灾害易发区中时间序列的地表形变量化数据，对形变速度值大于平均形变速率-标准差的区域形成潜在灾害区进行梯次预警。对地质灾害易发区实施持续的SAR监测，获取该区域的多幅(15以上)雷达SAR影像,使用时序INSAR技术制作差分干涉图，形成时间序列的地表形变量化数据。

管道应力应变监测处理模块，用于在地质灾害易发区内对物理变化关键管段进行管道应力应变的在线监测和梯次预警。物理变化关键管段的物理变化包括但不限于管道横坡敷设、滑坡、断裂带、采空区、大型跨越、高填方等特殊地段，以及城市内管道承重基础沉降量大、建筑物下沉、地表空陷区域等，管道受滑坡体推力、地面沉降剪力作用可能存在的管段。

站间管道泄漏监测处理模块，用于在地质灾害易发区站间进行管道泄漏监测和梯次预警。在2个站间(接收主机功耗大必须安装在站场)进行管道泄漏监测，可全段监测因地质灾害造成的管道失效。具体检测手段可以利用伴行光缆的光纤温度监测或管线负压波检测。

第三方破坏防控子系统32，用于基于第三方破坏防控模型，对地表越界-越界区域-地面破坏-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和高风险区域管理。

包括：

智能视频监测处理模块，用于对管道安全风险较大区域的活动物体进行24小时实时视频监控和梯次预警。管道安全风险较大区域包括在人流活动密集、第三方施工频繁、河流穿越无人值守地段等，借助4G/5G网络环境，采用太阳能+视频监控+物联网+声光报警设备组成。可对监控点位设置多个预置位进行自动巡航扫描，并任意设置警戒区域,通过前端+后端视频实时进行智能分析，当警戒区域内有人员长时间滞留、人员聚集、大型施工器械车辆(推土机、挖掘机、吊车、泵车等)进入等行为，则进行提前预警，同时监控中心视频弹窗报警、获取告警信息，变被动防御为主动防御。

光纤振动监测处理模块，用于对管道安全风险较大区域的地形进行24小时实时振动监控和梯次预警。管道安全风险较大区域包括在第三方施工活动频繁的地段。当管道周围出现机械挖掘、重车碾压等破坏行为，都会产生不同频率的振动信号，利用光纤振动传感器能够检测到管道发生的极其微小的振动信号，获得振动事件的时间、地点、事件趋势等信息，通过对振动波形分析和特征信号提取，结合信号数据库和识别算法，可确定振动事件类型，对可能危害管道安全的入侵、动土等事件提前预警。

光纤测温泄漏监测处理模块，用于对管道安全风险较大区域进行24小时实时温度监控和梯次预警。安全风险较大区域包括人口聚居及建构筑物繁多的地段和高后果区。安装基于布里渊散射技术的光纤测温泄漏检测系统，通过对沿光纤温度场进行分析可以确定发生泄漏的部位，可实时监控管道因腐蚀、泄漏、地质灾害、第三方施工及重型机械破坏等造成泄漏，并立即发出警告。

激光甲烷泄漏监测处理模块，用于对泄漏点进行准确定位和梯次预警。埋地管道泄漏时，采用激光甲烷遥测仪因精度在ppm级(百万分之一)，可检测到空气中微弱至2ppm甲烷气体，通过配合360度旋转云台，自动扫描周围气体浓度，对泄漏点进行准确定位。可以克服因泄漏的气体快速扩散至空气中往往浓度过低而不易检测到泄漏点。

违章压占防控子系统33，用于基于违章压占防控模型，对占压-占压变化的安全风险形成过程进行梯次预警和占压对象管理。

包括：

违章占压遥感监测处理模块，用于对燃气管线两侧安全距离内的庞大物体进行监测和梯次预警。提供高分辨率影像，借助人工智能的图像处理技术和目标检测技术，对卫星遥感数据进行引接、存储、预处理和校正，提取，提取违章占压管线、安全距离不足的建筑物数量和位置信息，为违章占压执法提供证据支持。

违章占压变化监测处理模块，用于进行监测和梯次预警发现的新增、减少、形状变化的庞大物体。对不同时期影像识别的违章占压成果进行比对分析，实现对违章建筑从萌芽、扩展、拉锯、处置的全过程监管。

场站非法入侵防控子系统34，用于基于场站非法入侵防控模型，对近地空间越界安全风险形成过程进行对象跟踪-对象识别-对象预警的梯次预警和对象反制过程。

包括：

智能周界安防入侵监测处理模块，用于对地表周界入侵行为进行监测和梯次预警。基于微波传感技术的综合探测，在场站周围形成密不透风、立体式的防御传感网络，实现大范围的周界入侵探测报警能力，准确报告非法入侵性的时间和地点(定位精度达1-2米)，灵活适应周界地形高低与曲折变化，有效克服小动物、气象环境、植被等因素影响，有力保障场站区域周界安全。

无人机反制监测处理模块，用于在中低空间进行监测、梯次预警和梯次反制。利用无线电被动侦测仪、光电跟踪、主动雷达组成无人机探测网进行协同探测，通过等多种手段的互补，对低空目标进行有效发现、识别及跟踪；再通过发射电磁波，干扰无人机遥控链路或导航，使其迫降或返航，达到管制目的；通过发射欺骗导航信号，从而控制导航系统，欺骗无人机的GPS接收模块，达到管制目的。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统通过风险防控模型形成对特定安全风险形成过程的事前、事中和事后的监测衔接，利用检测(或监测、安防)系统的维度数据形成监控态势的综合判断，进而形成有针对性的阶段预警，触发后续管理手段或反制手段，依据各管段现场情况，通过合理综合选择安防子系统以及监测/检测方法，并且将监测仪器/传感器合理的布置在燃气管道以及相应位置上，在管道受到外部破坏前中后，各安防子系统各自进行信息采集、传输和分析，集中进行综合调度、信息关联融合和数据智能分析，形成多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报分析结果，并进行精准定位。为管网灾害综合风险防控分析、风险预判、综合可视化展示、应急辅助决策提供支撑。

如图1所示，在本发明一实施例中，智能防控层03还包括：

视觉展示子系统41，用于对安全风险形成过程的监测数据和预警数据进行视觉展示。

安全风险发布子系统42，用于安全风险形成过程的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报分析结果的发布。

风险消息发布子系统43，用于安全风险形成过程中形成的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报数据的有序发布。

风险目标监测子系统44，用于安全风险形成过程中确定风险目标的实时态势的完整维度监测。

风险机器学习子系统45，用于安全风险形成过程中利用监控数据形成训练数据对风险预测模型进行机器学习训练，形成风险预测人工与机器预测相互印证。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统提供了对安全风险形成过程中数据分析、数据展示和数据英勇的基本数据处理工具，使得燃气管网的全面安全风险形成过程可以实现数据处理和监测过程的灵活控制。

如图1所示，在本发明一实施例中，智能防控层03还包括：

综合可视化展示子系统51，用于向上位系统提供安全风险形成过程的演进过程数据和应对控制数据。

风险防控分析子系统52，用于向上位系统提供安全风险形成过程的风险预测分析数据和分析过程。

安全专题发布子系统53，用于向上位系统提供安全风险形成过程的确定维度数据和确定维度数据形成的预警过程。

应急辅助决策子系统54，用于向上位系统提供安全风险形成过程的阶段性时空内的预警、告警数据。

以上实施例以管道安全管理为纽带，以标准、制度和安全体系为保障，通过收集和分析各监测信息，利用各种先进和直观的方式展示基础、监控、分析数据，实现数据的图形、图像、视频、图表的多维度查询及可视化，使各安防系统有机结合、深度融合，构建管道安全防控的全景化监控、分析及预警，充分利用大数据技术开展挖掘分析，实时推送管道风险预测预警信息，辅助运营者对风险进行评价，慎重制定对策主动降低或减缓风险。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法如图2所示。在图2中，本实施例包括：

在燃气管线所处的立体空间中利用安防子系统获取环境特征数据，通过时空基准信号将环境特征数据转换为环境基准数据。

将环境基准数据规范化处理形成安防数据结构框架内的基本维度数据并有序存储。

根据风险防控模型对基本维度数据进行持续监测，确定安全风险形成过程，形成安全风险形成过程中的梯次预警。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中地质灾害防控如图3所示。在图3中，本实施例包括：

对管线覆盖区域的光学影像通过智能识别提取变形破坏区域进行评估确定地址灾害易发区；

定期获取地质灾害易发区的雷达影像，使用时序INSAR技术制作差分干涉图，根据差分干涉图获取潜在灾害区并梯次预警；

通过分析潜在灾害区内管道应力应变监测历史大数据判断应力增长趋势；

当应力增长速率接近地表形变速率时，分析当前管道应力应变监测数据形成近期应力增长趋势，形成对应的应力预警时间和预警等级数据；

实时分析当前管道应力应变监测结果，当超出预警阈值时梯次预警；

对形成预警的应力监测点调取管道泄露数据分析坐标处的土壤温度变化，当发生温度降低时梯次预警；

对形成预警的应力监测点位置前后的管道应力应变监测点维度数据重点跟踪，根据盈利增长趋势判断是否会发生二次泄露。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法利用关联安防系统形成的维度数据进行立体空间中异构系统混合组网，既能发挥各系统独有的优势和能力，又实现多系统联动和数据验证，有效弥补专项安防系统缺点，监测维度扩展，监测面积从单点小区域扩展到灾害易发区大区域，监测参数从二维测量到三维监测，实现对外部地质灾害破坏的孕育、发育、发生和管道泄漏的全过程立体监测，形成多时间梯度的预测、预报、预警和警报的防御体系。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中第三方破坏防控如图4所示。在图4中，本实施例包括：

实时分析视频监控数据识别人员和施工车辆，对进入管道警戒区域启动轨迹跟踪；

当进入滞留时长超过阈值时，将进入活动区域列为风险区域，进行梯次预警；

对风险区域内优先采用光纤振动维度数据结合人/车识别模式和振动行为样本库识别进入行为；

当识别进入行为属于第三方破坏行为时，进行梯次预警并调整视频监控对焦实施破坏行为的对象并计算目标位置；

对光纤预警区域与视频预警区域进行叠加分析缩小预警区域范围并梯次预警；

实时分析叠加预警区域的激光甲烷维度数据，发现泄漏立即告警，并进行现场管理和评估。

本实施例的实施可依托于上述实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法利用关联安防系统形成的维度数据进行立体空间中异构系统混合组网，既能发挥各系统独有的优势和能力，又实现多系统联动和数据验证，有效弥补专项安防系统缺点，监测维度扩展，监测面积从单点小区域扩展到灾害易发区大区域，监测参数从二维测量到三维监测，实现对外部地质灾害破坏的孕育、发育、发生和管道泄漏的全过程立体监测，形成多时间梯度的预测、预报、预警和警报的防御体系。

如图4所示，在本发明一实施例中，还包括：

结合光纤测温维度数据获取管道温度降低区域，同时调取管道温度降低区域激光甲烷维度历史大数据进行甲烷量增长趋势分析；

当甲烷量为增长趋势且光纤测温维度数据的温度持续降低超出阈值时立即报警并进行现场管理和评估；

对管道温度降低区域周边持续监测，根据检出甲烷量确定地面泄露位置、扩大警报区域。

本实施例的实施可依托于上述实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法利用关联安防系统的关联维度数据实现甲烷量确定地面泄露位置和警报区域的实时更新。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中违章压占防控如图5所示。在图5中，本实施例包括：

通过智能图像识别技术提取同视场内燃气管线两侧的建筑物，获取当前违章占压态势；

调取同视场内前期影像中识别的违章占压建筑物，通过与当前违章占压态势对比分期获取变化态势；

生成新增、扩大的违章占压建筑物清单。

本实施例的实施可依托于上述实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法利用智能图像识别技术识别视频影像中的对象维度，结合空间维度、位置维度形成变化态势充分利用了数据维度的开放性和扩展性。

本发明一实施例燃气管网空天地立体安全风险防控方法中场站非法入侵防控如图6所示。在图6中，本实施例包括：

实时分析周界安防系统的监测维度数据，对于穿越警戒线且不属于白名单的人/车报警；

实时分析雷达系统的监测维度数据，对在场站低空范围的飞行器进行梯次预警并跟踪；

当飞行器进入警戒空域时发出警报并启动反制过程，包括：

发射电磁波驱离；

发射欺骗导航信号使其偏航。

本实施例的实施可依托于上述实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控系统。

本发明实施例的燃气管网空天地立体安全风险防控方法利用关联的安防系统形成地面至低空的连续防御，形成联动的监测维度数据分析和反制动作，有效扩展了多维度、多尺度周期性的实时监测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种燃气管网空天地立体安全风险防控系统，其特征在于，包括：

监测系统数据采集层，用于在燃气管线所处的立体空间中利用安防子系统获取环境特征数据，通过时空基准信号将所述环境特征数据转换为环境基准数据；

监控数据融合层，用于将所述环境基准数据规范化处理形成安防数据结构框架内的基本维度数据并有序存储；所述监控数据融合层包括：

数据传输子系统，用于定义所述环境基准数据在系统间数据传输的通信协议，并行接收系统间传输的所述环境基准数据；

数据转换子系统，用于定义所述环境基准数据的封装结构，对接收的所述环境基准数据进行封装或解封；

数据过滤子系统，用于定义数据内容提取规则，对所述环境基准数据进行数据清洗获取有效环境数据；

数据融合子系统，用于定义数据基本维度形成安防数据结构框架，对所述有效环境数据进行结构映射形成对应的基本维度数据；

环境维度数据库，用于根据所述数据基本维度形成类型数据库，实时存储基本维度数据基本维度数据；

智能防控层，用于根据风险防控模型对所述基本维度数据进行持续监测，确定安全风险形成过程，形成所述安全风险形成过程中的梯次预警。

2.如权利要求1所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统，其特征在于，所述环境特征数据包括：遥感影像数据、地表形变数据、管道应力应变数据、管道气体泄漏数据、视频监控数据、第三方侵入数据、无人机巡检数据和周界入侵数据。

3.如权利要求1所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统，其特征在于，所述智能防控层包括：

地质灾害防控子系统，用于基于地质灾害防控模型，对地表变形-管道变形-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和地质灾害管理；

第三方破坏防控子系统，用于基于第三方破坏防控模型，对地表越界-越界区域-地面破坏-管道泄漏的安全风险形成过程进行梯次预警和高风险区域管理；

违章压占防控子系统，用于基于违章压占防控模型，对占压-占压变化的安全风险形成过程进行梯次预警和占压对象管理；

场站非法入侵防控子系统，用于基于场站非法入侵防控模型，对近地空间越界安全风险形成过程进行对象跟踪-对象识别-对象预警的梯次预警和对象反制过程。

4.如权利要求所述3的燃气管网空天地立体安全风险防控系统，其特征在于，所述智能防控层还包括：

视觉展示子系统，用于对安全风险形成过程的监测数据和预警数据进行视觉展示；

安全风险发布子系统，用于所述安全风险形成过程的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报分析结果的发布；

风险消息发布子系统，用于所述安全风险形成过程中形成的多时间梯度、多维度的预测、预警、预报和警报数据的有序发布；

风险目标监测子系统，用于所述安全风险形成过程中确定风险目标的实时态势的完整维度监测；

风险机器学习子系统，用于所述安全风险形成过程中利用监控数据形成训练数据对风险预测模型进行机器学习训练，形成风险预测人工与机器预测相互印证。

5.如权利要求3所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统，其特征在于，所述智能防控层还包括：

综合可视化展示子系统，用于向上位系统提供安全风险形成过程的演进过程数据和应对控制数据；

风险防控分析子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的风险预测分析数据和分析过程；

安全专题发布子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的确定维度数据和确定维度数据形成的预警过程；

应急辅助决策子系统，用于向所述上位系统提供安全风险形成过程的阶段性时空内的预警、告警数据。

6.一种燃气管网空天地立体安全风险防控方法，其特征在于，利用权利要求3所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成第三方破坏防控过程，包括：

实时分析视频监控数据识别人员和施工车辆，对进入管道警戒区域启动轨迹跟踪；

当进入滞留时长超过阈值时，将进入活动区域列为风险区域，进行梯次预警；

对所述风险区域内优先采用光纤振动维度数据结合人/车识别模式和振动行为样本库识别进入行为；

当所述识别进入行为属于第三方破坏行为时，进行梯次预警并调整视频监控对焦实施破坏行为的对象并计算目标位置；

对光纤预警区域与视频预警区域进行叠加分析缩小预警区域范围并梯次预警；

实时分析叠加预警区域的激光甲烷维度数据，发现泄漏立即告警，并进行现场管理和评估。

7.一种燃气管网空天地立体安全风险防控方法，其特征在于，利用权利要求3所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成违章压占防控过程，包括：

通过智能图像识别技术提取同视场内燃气管线两侧的建筑物，获取当前违章占压态势；

调取所述同视场内前期影像中识别的违章占压建筑物，通过与当前违章占压态势对比分期获取变化态势；

生成新增、扩大的违章占压建筑物清单。

8.一种燃气管网空天地立体安全风险防控方法，其特征在于，利用权利要求3所述的燃气管网空天地立体安全风险防控系统形成场站非法入侵防控过程，包括：

实时分析周界安防系统的监测维度数据，对于穿越警戒线且不属于白名单的人/车报警；

实时分析雷达系统的监测维度数据，对在场站低空范围的飞行器进行梯次预警并跟踪；

当所述飞行器进入警戒空域时发出警报并启动反制过程，包括：

发射电磁波驱离；

发射欺骗导航信号使其偏航。

Images