CN117538240A - 磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，该监测系统包括在线腐蚀监测传感器、网关、无线通信系统、电磁超声监测系统、服务器系统以及腐蚀诊断系统，在线腐蚀监测传感器安装在待测管道上，通过在线腐蚀监测传感器将采集的腐蚀数据传输到后端服务器以及腐蚀诊断系统中。本发明主要通过硬件及软件相结合的方式，通过硬件采集数据，并通过相关数字可视化、预测、分析、评估等一些列算法模型支持。实现提前量化感知腐蚀情况，分析腐蚀趋势和评估腐蚀风险，提升隐患排查能力和设施的安全性，为预防性维护或离线检维修提供决策依据，适用于如石油化工、钢铁、材料等多个行业的管道、储罐、压力容器等完整性监测管理系统。

Description

磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统

技术领域

本发明涉及管道监测技术领域，具体为磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统。

背景技术

石油化工、钢铁、材料等多个行业的管道、储罐、压力容器设备在使用过程中均存在腐蚀和磨蚀等情况，实际发生过程较为缓慢，且极难提前发现和量化评估，难以进行腐蚀管理和隐患排查等。为生产过程增加了不确定性和安全隐患。

现有技术中针对该类设备或者管道进行腐蚀检测过程中，均通过人工排查的形式，或者通过监控设备进行监控处理，但是该类方案中，缺乏对现场设备管道进行长时间有效的在线检测和数据分析手段，也无法进行对管道进行寿命预测，因此对现有管线风险难以预测；同时，常规方案中针对管道的大修间隔期太长，架空管线定期腐蚀测量难度较高，无法对单个设备或管道，以及其承载的介质进行有效的分析，进行腐蚀和泄漏风险评估。无法动态的进行实时管理。只能停工停产后进行手工监测和排查，存在检查难、工作量大、风险高、周期长、投入多的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过软件硬件相结合，可实现早期预警，自动进行伤损以及腐蚀原因分析，为预防性维护或离线检维修提供决策依据，评估有依据，减少管理盲区。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，该监测系统包括在线腐蚀监测传感器、网关、无线通信系统、电磁超声监测系统、服务器系统以及腐蚀诊断系统，所述在线腐蚀监测传感器安装在待测管道上，通过在线腐蚀监测传感器将采集的腐蚀数据传输到后端服务器以及腐蚀诊断系统中，该监测系统基于物联网的工业设备设置有传感器管理模块，用于对各类监测传感器终端的型号、参数、安装位置等数据进行存储记录；数据管理，用于将传感器管理模块采集的数据进行存储和备份；监测管理模块，该监测管理模块对每个传感器的运行状态进行监控；趋势分析模块，用于对采集的管道腐蚀数据参照历史数据模型进行初步分析；腐蚀速率管理和腐蚀余量管理模块，对管道腐蚀状态以及整体质量进行量化管理；风险评估、腐蚀评估和腐蚀预测模块基于趋势分析结合监测设备管道的运行环境对后续使用情况进行预测处理；物料和材质管理模块对设备或管道材质进行存储记录；后台管理模块通过搭建该在线监测系统处理平台以便于针对上述多种功能模块的数据变化进行控制管理。

进一步的，所述监测系统所采用的物联通讯模式具有多种形式。

进一步的，所述物联通讯模式包括LORA网关组网——云服务方式、LORA网关组网——本地服务方式、NBIOT组网。

进一步的，所述LORA网关组网——云服务方式中，云服务器通过基站并基于4G、5G信号与网关进行通信传输，再通过网关与各传感器终端之间进行数据传输；所述LORA网关组网——本地服务方式中，本地服务器基于局域网或者广域网与网关进行通信传输，再通过网关与各传感器终端之间进行数据传输；所述NBIOT组网中，通过基站直接与各传感器终端之间进行数据传输。

进一步的，所述监测系统为软件硬件相结合的系统；所述电磁超声监测系统采用电磁耦合方式产生超声波。

进一步的，所述监测系统将机理和数据技术进行融合搭建。

进一步的，所述在线腐蚀监测传感器包括多通道探头，且多通道探头包括单通道、四通道探头。

进一步的，所述LORA网关组网——云服务方式、LORA网关组网——本地服务方式中网关与传感器终端之间的传输距离较短，所述NBIOT组网中服务器与各传感器终端之间在任意长度范围中完成数据传输。

本发明的有益效果：

1.该磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统采用非侵入式在线腐蚀监测，不破坏管道的优势，能够定点安装传感器，实时监测腐蚀厚度变化，感知劣化的细节和态势，采用高精度策略，腐蚀测量精度达到0.001mm。

2.本发明能够实现腐蚀速度和腐蚀余量计算和风险评估，预测管道剩余寿命，可以对腐蚀情况进行测，随时随地可在不同的终端，查看腐蚀状态；具有多种无线传输方案可供选择，可采用LORA或者NB-IOT方案，布点简单快捷，可靠性高。

3.本发明有多通道探头可同时监测多个点，有单通道、四通道探头，多通道探头可监测多个位置，监测点范围更广；种系统部署模式和技术架构模式，可以灵活适用于各种场景和厂家需求，提升隐患排查能力和设施的安全性。

附图说明

图1为本发明磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统示意及主要组成图；

图2为本发明磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统的部分功能页面图；

图3为本发明通信方式中的LORA网关组网——云服务方式原理图；

图4为本发明通信方式中的LORA网关组网——本地服务方式原理图；

图5为本发明通信方式中的NBIOT组网原理图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图5，本发明提供以下技术方案：磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，该监测系统包括在线腐蚀监测传感器、网关、无线通信系统、电磁超声监测系统、服务器系统以及腐蚀诊断系统，所述在线腐蚀监测传感器安装在待测管道上，通过在线腐蚀监测传感器将采集的腐蚀数据传输到后端服务器以及腐蚀诊断系统中，该监测系统基于物联网的工业设备设置有传感器管理模块，用于对各类监测传感器终端的型号、参数、安装位置等数据进行存储记录；数据管理，用于将传感器管理模块采集的数据进行存储和备份；监测管理模块，该监测管理模块对每个传感器的运行状态进行监控；趋势分析模块，用于对采集的管道腐蚀数据参照历史数据模型进行初步分析；腐蚀速率管理和腐蚀余量管理模块，对管道腐蚀状态以及整体质量进行量化管理；风险评估、腐蚀评估和腐蚀预测模块基于趋势分析结合监测设备管道的运行环境对后续使用情况进行预测处理；物料和材质管理模块对设备或管道材质进行存储记录；后台管理模块通过搭建该在线监测系统处理平台以便于针对上述多种功能模块的数据变化进行控制管理。

如附图1所示，该监测系统包括在线腐蚀监测传感器，网关、无线通信系统，服务器系统以及腐蚀诊断系统，该系统可以选择多种系统部署模式和技术架构模式，可以灵活适用于各种场景和厂家需求，并实现以下多种应用价值：

相较于传统监测系统，提供更及时的预警信号：通过布设多种不同类型的传感器终端设备，即可实现对设备或管道腐蚀情况的在线监控效果并通过物联通讯系统，实时将伤损数据传输到云端服务器中，借助警报系统达到早期预警效果。

根据采集到的伤损数据进行原因分析：该伤损数据包括伤损状态数据以及腐蚀原因分析，该类数据通过参照历史数据以及搭建的伤损大数据模型进行，来对当前状态已经该状态下所产生的隐患进行评估，将评估结果作为基础数据进行后续的分析决策进行铺垫。

借助伤损评估结果进行可靠性评估：将伤损评估结果分析后结合当前设备管道的运行状态进行分析，输出分析结果，为预防性维护或离线检维修提供决策依据，并为设备管理提供数据决策支持。

根据评估得到的隐患数据以及伤损评估作为基数数据，对该设备管道的未来使用寿命和劣化情况进行预测，该预测流程参考伤损趋势分析、设备管道的态势分析、以及管道壁厚余量评估，整合后继续后续使用寿命预测。

基于后台管理系统完成对该监测系统的辅助管理：在管道监测区域搭建监控系统，采集监控数据，基于管道的画面信息从宏观评估状态。辅助采集图像信息数据辅助上述隐患分析评估过程，从而增加评估的可靠性和最终寿命评估结果的精准性，同时缩小管理盲区，将监测范围扩大到未搭建传感器终端的额外监测区域。

实施例1

通过将腐蚀监测传感器安装在油田官网监测系统内的多个待测管道上，通过网关将腐蚀监测传感器终端采集到待测管道上的腐蚀数据传输到服务器系统以及腐蚀诊断系统中，在腐蚀诊断系统中的管理系统中，通过趋势分析、腐蚀速率管理、腐蚀余量管理、风险评估、腐蚀评估等模块完成对该采集数据的评估过程，该过程采用非侵入式在线腐蚀监测，具有不破坏管道的优势。

通过定点安装传感器，实时监测腐蚀厚度变化，有多通道探头可同时监测多个点，有单通道、四通道探头，多通道探头可监测多个位置，监测点范围更广，感知劣化的细节和态势，基于高精度策略，本实施例中的腐蚀测量精度达到0.001mm。

完成对该待测管道中的腐蚀速度和腐蚀余量计算和风险评估，输出预测结果并预测管道剩余寿命，参照历史数据，提供相应的处理方案，本实施例能够实现腐蚀速度和腐蚀余量计算和风险评估，预测管道剩余寿命。

实施例2

请参阅图3至图5，在线监测系统所采用物联通讯模式多样，可以适用于各种客户实际需求，按照实际的场景和需求现状，灵活的采用相关方式，保障系统的便捷，高效以及适用和实用，主要包括以下通信方式：

LORA网关组网——云服务方式，搭建云服务器通过基站并基于4G、5G信号与网关进行通信传输，再通过网关与各待测区域中所搭建的各个传感器终端之间进行数据传输，完成对管道区域腐蚀数据的实时传输；

LORA网关组网——本地服务方式，本地服务器基于局域网或者广域网与网关进行通信传输，再通过网关与各传感器终端之间进行数据传输，本地服务器确保与网关、传感器终端中间数据传输的稳定性；

NBIOT组网，通过基站直接与各传感器终端之间进行数据传输，该方案扩大同一个监测系统中每个腐蚀传感器终端之间的安装搭建间距，满足多种场景的监测系统进行搭建使用。

本实施例中，将多组传感器终端安装在距离网关2KM范围内的待测设备中搭建电磁超声监测系统，采用电磁耦合方式产生超声波，无需耦合剂、非接触，可以耐受高温。

可以远程通过网关与通信基站进行数据传输，实现与云端服务器的通信，将传感器中端采集的数据发送到监测系统对采集上的数据进行治理，通过分析模块对数据进行筛选分析，基于大量数据进行建模以及数据评估部署后，输出相关的监测、分析、诊断以及辅助决策的最终方案。本实施例。

便于拆装、更换监测位置，非接触式电磁超声技术，不需要焊接等固定方式，结合无线传输，可以方便更换监测点位置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：该监测系统包括在线腐蚀监测传感器、网关、无线通信系统、电磁超声监测系统、服务器系统以及腐蚀诊断系统，所述在线腐蚀监测传感器安装在待测管道上，通过在线腐蚀监测传感器将采集的腐蚀数据传输到后端服务器以及腐蚀诊断系统中，该监测系统基于物联网的工业设备设置有传感器管理模块，用于对各类监测传感器终端的型号、参数、安装位置等数据进行存储记录；数据管理，用于将传感器管理模块采集的数据进行存储和备份；监测管理模块，该监测管理模块对每个传感器的运行状态进行监控；趋势分析模块，用于对采集的管道腐蚀数据参照历史数据模型进行初步分析；腐蚀速率管理和腐蚀余量管理模块，对管道腐蚀状态以及整体质量进行量化管理；风险评估、腐蚀评估和腐蚀预测模块基于趋势分析结合监测设备管道的运行环境对后续使用情况进行预测处理；物料和材质管理模块对设备或管道材质进行存储记录；后台管理模块通过搭建该在线监测系统处理平台以便于针对上述多种功能模块的数据变化进行控制管理。

2.根据权利要求1所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述监测系统所采用的物联通讯模式具有多种形式。

3.根据权利要求2所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述物联通讯模式包括LORA网关组网——云服务方式、LORA网关组网——本地服务方式、NBIOT组网。

4.根据权利要求3所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述LORA网关组网——云服务方式中，云服务器通过基站并基于4G、5G信号与网关进行通信传输，再通过网关与各传感器终端之间进行数据传输；所述LORA网关组网——本地服务方式中，本地服务器基于局域网或者广域网与网关进行通信传输，再通过网关与各传感器终端之间进行数据传输；所述NBIOT组网中，通过基站直接与各传感器终端之间进行数据传输。

5.根据权利要求1所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述监测系统为软件硬件相结合的系统；所述电磁超声监测系统采用电磁耦合方式产生超声波。

6.根据权利要求5所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述监测系统将机理和数据技术进行融合搭建。

7.根据权利要求1所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述在线腐蚀监测传感器包括多通道探头，且多通道探头包括单通道、四通道探头。

8.根据权利要求4所述的磁性材料设备管道腐蚀在线监测系统，其特征在于：所述LORA网关组网——云服务方式、LORA网关组网——本地服务方式中网关与传感器终端之间的传输距离较短，所述NBIOT组网中服务器与各传感器终端之间在任意长度范围中完成数据传输。