CN112036086A - 燃气管线动态风险预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃气管线动态风险预警系统。该系统包括：数据采集装置，集成了多个传感器进行数据采集，并且由采集数据中提取管线智能监测关键参数；管线动态风险预警模块，通过对提取到的管线智能监测关键参数的多源数据融合处理，建立管线动态风险预警模型；智能监测风险管理系统，利用已经建立的管线动态风险预警模型，演化出管道失效形式与监测信号相对应的模式库，挖掘了不同信号之间的内在联系，由异常情况驱动进行智能感知。本发明提供的燃气管线动态风险预警系统为确保管网安全运行，在完整性管理的基础上，结合大数据处理技术，发明一套多源数据融合的燃气管线动态一体化风险预警系统。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管线技术领域，特别是涉及一种燃气管线动态风险预警系统。
背景技术
城市燃气管线的安全影响燃气输送，严重威胁群众生命安全和生活环境。为此燃气管线的安全问题备受社会广泛关注。管道破坏起因复杂，随机性强，不易预测和控制，传统的检查方式时效性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种燃气管线动态风险预警系统，为确保管网安全运行，在完整性管理的基础上，结合大数据处理技术，发明一套多源数据融合的燃气管线动态一体化风险预警系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气管线动态风险预警系统，所述系统包括：数据采集装置，集成了多个传感器进行数据采集，并且由采集数据中提取管线智能监测关键参数；管线动态风险预警模块，通过对提取到的管线智能监测关键参数的多源数据融合处理，建立管线动态风险预警模型；智能监测风险管理系统，利用已经建立的管线动态风险预警模型，演化出管道失效形式与监测信号相对应的模式库，挖掘了不同信号之间的内在联系，由异常情况驱动进行智能感知。
在一些实施方式中，管道监测关键参数包括：应力监测、变形监测、温度监测、位移监测、阴极保护电位监测、泄漏监测、视频监测。
在一些实施方式中，多个传感器包括：应力应变监测传感器、土壤压力监测传感器、地层水压力监测传感器、土体变形监测传感器。
在一些实施方式中，数据采集集成有：通讯模块，通过移动通信网络将监控端与采集仪连通，实现了数据的双向传输。
在一些实施方式中，管线动态风险预警模块通过聚类分析理论，考虑风险因素的分类和聚类算法，建立管线动态风险预警模型。
在一些实施方式中，管线动态风险预警模块在建立管线动态风险预警模型的过程中，辅助监测数据平滑处理方法。
在一些实施方式中，智能监测风险管理系统还集成有：网络传输组件。
在一些实施方式中，网络传输组件用于基于物联网技术，系统采用B/S结构开发，利用4G网络构建数据分布式采集、传输结构，监测信号统一回传中心服务器数据库。
在一些实施方式中，智能监测风险管理系统还集成有：智能监测组件。
在一些实施方式中，智能监测组件包括：地质灾害监测模型、阴极保护电位监测模型、泄漏监测模型及风险动态评价与趋势预测预警模型。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
通过本发明的应用可以全面提升管线的安全管理水平，及时对异常事件进行响应，并进行风险智能判定，提升管线防护水平，实现管道运行环境变化进行长期跟踪，实现对管道异常情况的警和报警，具备良好的推广应用前景。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例提供的燃气管线动态风险预警系统的系统架构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为确保管网安全运行，在完整性管理的基础上，结合大数据处理技术，发明一套多源数据融合的燃气管线动态一体化风险预警系统。该系统可实现对引起管道失效的关键参数进行监测、处理、预测与报警，有效的提高了管道的安全管理水平。系统在开发过程中参考了多项标准，如Q/SY1672-2014油气管道沉降监测与评价技术规范、GB32167-2015油气输送管道系统完整性管理规范、SY/T688--011油气管道地质灾害风险管理技术规范等。
本发明包括数据采集装置，管线动态风险预警模块，以及智能监测风管理系统三个部分，技术路线图如图1所示。
(一)数据采集与监测硬件装置
基于多源数据融合的大数据失效分析，提出了管线智能监测关键参数，集成了多个传感器进行数据采集，形成了一套管线动态风险预警系统，形成了一系列关键技术。
(1)管道监测关键参数
系统实现了对安全影响较大的参数进行监测，包括应力监测、变形监测、温度监测、位移监测、阴极保护电位监测、泄漏监测、视频监测等。
(2)燃气管线在线监测信号采集技术
开发了应力应变监测传感器、土壤压力监测传感器、地层水压力监测传感器、土体变形监测传感器，实现了地质灾害监测参数的采集。基于硫酸铜参比电极实现了对阴极保护电位的实时采集。基于加速度计采集振动信号，研究基于振动的管线位移计算方法。建立管道关键点视频监控技术，并对异常事件进行扑捉、识别和判定。
(3)管线监测信号数据采集和远程传输关键技术
针对不同类型输出和采样要求，研究多参数、多通道统一采集技术，实现了监测数据的高效自动采集。基于4G传输方案，实现远程数据传输和远程监测。开发采集设备并集成通讯模块，通过移动通信网络将监控端与采集仪连通，实现了数据的双向传输。
(二)管线动态风险预警模型
基于前文的数据采集模块，可以利用多源数据融合处理技术，建立管线监测数据特征及其集成管控模式，辅助监测数据平滑处理方法，针对具体问题解决环境、人为、管理等因素影响下存在的异常数据、数据缺失问题，使其形成完整的监测数据序列，符合监测数据整体统计特性。
该模块可用于分析监测参数之间的内在关联性，根据需求内置基于大数据分析的聚类理论，考虑风险因素的分类和聚类算法，建立基于多源数据的动态风险评价方法，提出管线动态风险预警模型，以实现对管线风险的智能评价。
在监测数据预处理的基础上，建立适用于实时监测数据的风险动态趋势预测预警分析模型，结合实时预测结果与所在时段监测数据的统计特征实现管线运行变化趋势的动态预警。
(三)管线动态风险预警系统
系统整体由数据智能感知、网络传输及管线智能监测等三层构成，采用B/S结构。
(1)智能感知
系统可实时采集应力、变形、温度、位移、阴极保护电位、泄漏、视频等监测信号，建立了管道失效形式与监测信号相对应的模式库，挖掘了不同信号之间的内在联系，由异常情况驱动进行智能感知。
(2)网络传输
基于物联网技术，系统采用B/S结构开发，利用4G网络构建数据分布式采集、传输结构，监测信号统一回传中心服务器数据库，集中分析终端显示。
(3)智能监测
智能一体化监测包括四个主要模型地质灾害监测模型、阴极保护电位监测模型、泄漏监测模型及风险动态评价与趋势预测预警模型，实现对管道运行状况实时监测，实时动态风险评价和风险变化趋势预警。
本发明要求保护的燃气管线动态风险预警系统具有以下的系统功能：基本功能包括监测数据远程采集、预处理及管理，异常识别和报警，管线风险评价及风险预测等功能。
本发明要求保护的燃气管线动态风险预警系统具有以下的系统特点：
(1)多参数远程监测
系统终端设备可对管道的应变、土壤的压力、孔隙水压、土壤倾斜度、管道沉降、温度、阴极保护电位、泄漏和视频等多种参数进行监测，并将监测结果通过4G网络发送到控制端，实现远程监测。
(2)信号采集设备工作效率和可靠性高
采集设备可对两类输出信号(频率信号和电信号)的22个探头的数据进行自动采集。采集设备结构简单可靠、地面无外露物，实现无人看守自动智能采集和远程传输。系统充分考虑了防盗防水，通过改进单片机工作原理来延长了系统硬件待机时间。
(3)系统功能强大
可以对地质断层、地裂缝、山体崩塌、滑坡、泥石流、黄土湿陷、冲沟、地震、河流冲蚀、采空区等地质灾害进行监测。管道泄漏监测和定位，基于电位监测可以评价阴极保护效果。可以对环境进行有害气体监测和视频监测等。
(4)自动化程度高
监控软件适用于远程监控，不需要人为干涉，实现自动监测、自动调整采样频率、自动报警。部分参数(如报警策略、报警方法)可以由用户自行设置，用户实行分级管理。可调整报警限值，系统可根据报警信息自动调整监测策略。
(5)数据通过无线网络传输到监控端，系统采用B/S架构，实现数据的共享。
(6)监测系统安装简便，不破坏管道的受力、防腐结构。
(7)基于监测数据可进行管线风险动态评价和风险动态预测。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，包括：
数据采集装置，集成了多个传感器进行数据采集，并且由采集数据中提取管线智能监测关键参数；
管线动态风险预警模块，通过对提取到的管线智能监测关键参数的多源数据融合处理，建立管线动态风险预警模型；
智能监测风险管理系统，利用已经建立的管线动态风险预警模型，演化出管道失效形式与监测信号相对应的模式库，挖掘了不同信号之间的内在联系，由异常情况驱动进行智能感知。
2.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，多个传感器包括：应力应变监测传感器、土壤压力监测传感器、地层水压力监测传感器、土体变形监测传感器。
3.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，管道监测关键参数包括：应力监测、变形监测、温度监测、位移监测、阴极保护电位监测、泄漏监测、视频监测。
4.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，数据采集集成有：通讯模块，通过移动通信网络将监控端与采集仪连通，实现了数据的双向传输。
5.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，管线动态风险预警模块通过聚类分析理论，考虑风险因素的分类和聚类算法，建立管线动态风险预警模型。
6.根据权利要求5所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，管线动态风险预警模块在建立管线动态风险预警模型的过程中，辅助监测数据平滑处理方法。
7.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，智能监测风险管理系统还集成有：网络传输组件。
8.根据权利要求7所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，网络传输组件用于基于物联网技术，系统采用B/S结构开发，利用4G网络构建数据分布式采集、传输结构，监测信号统一回传中心服务器数据库。
9.根据权利要求1所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，智能监测风险管理系统还集成有：智能监测组件。
10.根据权利要求9所述的燃气管线动态风险预警系统，其特征在于，智能监测组件包括：地质灾害监测模型、阴极保护电位监测模型、泄漏监测模型及风险动态评价与趋势预测预警模型。
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