CN113606500A - 一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，在低压管网上设有压力采集装置，压力采集装置上连接边缘计算设备，边缘计算设备可与数据分析平台实现数据交互，具体监测步骤为：步骤1，在健康运行状态下，压力采集装置采集低压管网上的压力信息；步骤2，数据分析模块对压力信息进行分析，确定异常阈值区间；步骤3，数据分析模块将确定的异常阈值区间下发给边缘计算设备；步骤4，边缘计算设备从压力采集装置获取介质的实时压力信息，并计算实时压力信息是否落在异常阈值区间内，若是，则发出报警信号。其解决了现有燃气泄漏监测设备检测下限高、不能实时高精度监测的技术问题。本发明可广泛应用于庭院管网的安全监测中。

Description

一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法

技术领域

本发明涉及一种燃气管网安全监测方法，特别是涉及一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法。

背景技术

庭院内的燃气管网管道长、布局复杂，与其他管网交叉多，安全巡检困难，一直以来都是燃气公司安全管理的痛点与难点。目前最高精度的泄漏外检测设备是激光检测仪，检测下限能达到10ppm·m。如果在埋深1m的管道上出现一个直径1cm的孔洞，泄漏量大约在10m³/h左右，经过软件仿真计算，这个泄漏在到达地面以上1米高度时，扩散直径已经达到了5m以上，此时，如果用激光检测仪在距离泄漏点以上的地面10米处进行检测，沿程浓度仅为2ppm·m到8ppm·m，处在仪器的检测下限以下，即便是能检测到信号，如果延时10h，泄漏量达到100m³，足可以在一个接近2000m³的空间内引发一次爆炸事故。所以，燃气泄漏的监测不仅要求实时监测，还必须降低监测下限。

发明内容

本发明针对现有燃气泄漏监测设备检测下限高、不能实时高精度监测的技术问题，提供一种检测下限低、反应灵敏的实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法。

为此，本发明的技术方案是，一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，在低压管网上设有压力采集装置、调压机构，所述压力采集装置上连接边缘计算设备，所述边缘计算设备可与数据分析平台实现数据交互，具体监测步骤为：

步骤1，在健康运行状态下，所述压力采集装置采集所述低压管网上的压力信息；

步骤2，所述数据分析平台对所述压力信息进行分析，确定异常阈值区间；

步骤3，所述数据分析平台将确定的异常阈值区间下发给所述边缘计算设备；

步骤4，日常运行时，所述边缘计算设备从所述压力采集装置获取介质的实时压力信息，并计算所述实时压力信息是否落在所述异常阈值区间内，若是，则发出报警信号。

优选的，步骤2中确定异常阈值区间的具体方法为：

(1)在健康运行状态下采集介质的压力信息，获取不低于24小时的数据量；通过观察法确定出调压机构的最小迟滞时间，设为step，用step对压力信息进行均值滤波，并对滤波后的信号每两点求斜率；

(2)以y轴为斜率的发生频率，以x轴为斜率大小，建立直方图，在直方图上找出y＝0时x的区间范围，并将这些区间范围设置为异常阈值区间。

优选的，采集介质的压力信息时采用固定的采样率。

优选的，所述步骤1和所述步骤2为周期性重复的。

优选的，所述边缘计算设备计算实时介质压力信息是否落在所述异常阈值区间的方法为：

(1)所述边缘计算设备采集介质压力，按照step时间实时计算斜率k；

(2)斜率k如落入异常阈值区间，则上传包含该段数据的前后三段数据，后台根据上传数据做出进一步的确认，发出报警信号。

本发明有益效果是，

(1)本发明结构简单，检测下限低，反应灵敏，可以实现实时监测，配合人工巡检等外检测手段，可有效避免庭院管网的燃气爆炸事故；

(2)步骤1和步骤2周期性重复，可以及时对异常阈值区间进行修正，确保异常阈值区间处在合理区间内；

(3)确定异常阈值区间时，采集不小于24小时的压力信息数据量，使得确定的异常阈值区间更合理，提高检测的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例获取异常阈值区间的流程图；

图2为本发明实施例实时在线监测异常泄漏的流程图；

图3为本发明实施例压力信息趋于平缓后压力下降段曲线示意图；

图4(a)为本发明实施例中滤波后压力信息的斜率与发生频率的直方图；

图4(b)为图4(a)的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

本发明提供一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，通过传感器与边缘端智能算法，进行在线实时监测，是外检测法的有力补充。

中压燃气供应系统经过调压后送入低压管网，低压管网系统有着特定的边界条件，可以近似认为是一个定容系统。定容系统对外释放气体，会导致容器内压力下降，按照理性气体方程P₁V＝P₂(V+ΔV)，可以计算出ΔV＝ΔPV/P₂，P₁为释放前低压管道的绝对压力；P₂为释放后低压管道的绝对压力；V代表释放前低压管道的气体容量；随着P₂的减小，调压系统会慢慢启动，适配一个与ΔV相适应的气量，用来平衡上述释放。由于调压系统属于机械结构，反应上存在一定的迟滞，所以只要系统对外的释放气量发生变化，都必然会引起定容系统的压力变化，且释放气量的变化量即流量的变化量：

为P-t曲线的斜率。

如定容系统减少对外释放时，同理亦然，其中，Δt为调压系统反应的迟滞时间。

如图1-2所示，本技术方案中实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，主要是通过在低压管网的主管道上安装压力采集装置，本实施例中压力采集装置采用压力变送器，对获取的数据进行分析，其具体步骤如下：

步骤1，数据采集，获取异常阈值区间

(1)在确定无泄漏的健康运行状态下，以一定的采样率(可以采用10赫兹)采集介质的压力信息，获取不低于24小时的数据量，可以使得确定的异常阈值区间更合理，提高检测的准确度；

(2)通过观察法确定出调压机构的最小迟滞时间，设为step，用step对低压管网中的实时压力信息进行均值滤波，对滤波后的压力信息每两点求斜率；

(3)以y轴为斜率的发生频率，以x轴为斜率大小，建立直方图，在直方图上找出y＝0时x的区间范围，并将这些斜率区间范围设置为异常阈值区间。

步骤2，边缘计算实时在线监测

将步骤1中得出的异常阈值区间下发给边缘计算设备，边缘计算设备通过压力采集装置采集介质的压力数据，并按照step时间(调压机构的最小迟滞时间)实时计算斜率：如果斜率落入阈值区间，则上传包含该段数据的前后共三段数据，并发出报警信号，提示燃气公司对管网进行外部检测，确定泄漏情况。

步骤3，定期重复步骤1，可以及时对异常阈值区间进行修正，以确保系统管理阈值处在合理区间。

如图3所示，观察法确定最小迟滞时间step的具体方法为：

(1)以压力趋于平缓后的下降段为例，在单调区间内，取最大斜率的持续时间确定为Step。如图3所示，在下降阶段，假定a点到b点，在单调区间内，斜率为最大，则确定a点到b点的时间为step初值；

(2)根据step初值进行流量的回归计算，取一个表压值，向后截取数据，直到回到相同的表压值。按照不同的步长进行均值滤波，然后求流量，取流量最接近零时的步长确定为step值，即为调压机构的最小迟滞时间。

如图4(a)所示，在y＝0时，x轴存在一些空白区域，设定这些空白区域为异常阈值区间。图4(b)为图4(a)的局部放大图，箭头所指空白区域为异常阈值区间，在进行边缘计算时，将这些异常阈值区间的斜率值下发给边缘计算设备，并进行实时在线监测。

本发明结构简单，检测下限低，反应灵敏，可以实现实时监测，配合人工巡检等外检测手段，可有效避免庭院管网的燃气爆炸事故的发生。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (5)

1.一种实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，其特征在于，在低压管网上设有压力采集装置、调压机构，所述压力采集装置上连接边缘计算设备，所述边缘计算设备连接数据分析平台进行数据交互，具体监测步骤为：

步骤1，在健康运行状态下，所述压力采集装置采集所述低压管网上的压力信息；

步骤2，所述数据分析平台对所述压力信息进行分析，确定异常阈值区间；

步骤3，所述数据分析平台将确定的异常阈值区间下发给所述边缘计算设备；

步骤4，日常运行时，所述边缘计算设备从所述压力采集装置获取介质的实时压力信息，并计算所述实时压力信息是否落在所述异常阈值区间内，若是，则发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，其特征在于，所述步骤2中确定异常阈值区间的具体方法为：

(1)在健康运行状态下采集介质的压力信息，获取不低于24小时的数据量；通过观察法确定出调压机构的最小迟滞时间，设为step，用step对压力信息进行均值滤波，并对滤波后的信号每两点求斜率；

(2)以y轴为斜率的发生频率，以x轴为斜率大小，建立直方图，在直方图上找出y＝0时x的区间范围，并将这些区间范围设置为异常阈值区间。

3.根据权利要求1所述的实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，其特征在于，采集介质的压力信息时采用固定的采样率。

4.根据权利要求1所述的实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2为周期性重复的。

5.根据权利要求2所述的实时监测燃气庭院管网突发泄漏的方法，其特征在于，所述边缘计算设备计算实时介质压力信息是否落在所述异常阈值区间的方法为：

(1)边缘计算设备采集介质压力，按照step时间实时计算斜率k；

(2)斜率k如落入异常阈值区间，则上传包含该段数据的前后三段数据，后台根据上传数据做出进一步的确认，发出报警信号。

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