CN118014134A - 一种地下管线智能管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下管线智能管理方法，涉及地下管线智能管理技术领域，包括通过地下管线监测设备获取地下管线数据；数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型进行分析，得出地下管线运行状态；人工对数据中心的分析结果进行核验确认，根据最终结果实施地下管线管理措施；数据中心对最终结果和管理措施进行展示，并将数据记录在数据库中。本发明有益效果为：本发明通过先进的数据分析和预测模型，实现了对地下管线运行状态的精确预测和分类，提升了地下管线管理的效率和精度，降低了故障风险，提高了城市基础设施的安全性和可靠性，同时通过直观的数据记录和展示，支持工作人员的决策，进一步提升工作效率。

Description

一种地下管线智能管理方法
技术领域
本发明涉及地下管线智能管理技术领域，特别是一种地下管线智能管理方法。
背景技术
地下管线是城市基础设施的重要组成部分，关乎城市运行的正常与否。随着城市化进程的加速，地下管线的数量和密度日益增大，地下管线管理难度也随之增加，传统的地下管线管理主要依赖人工巡检，耗时耗力且效率低下，随着物联网和大数据技术的发展，采用先进的技术对地下管线进行智能管理成为可能，然而，现有的技术往往忽略了数据模型的建立和使用，无法对地下管线的运行状态进行准确预测，也无法及时对可能的管线问题进行预警，因此，急需一种能够对地下管线进行智能管理的方法。
发明内容
鉴于上述现有的地下管线智能管理方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于传统的地下管线管理主要依赖人工巡检，耗时耗力且效率低下且现有的技术往往忽略了数据模型的建立和使用，无法对地下管线的运行状态进行准确预测，也无法及时对可能的管线问题进行预警。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种地下管线智能管理方法，其包括，通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型进行分析，得出地下管线运行状态；
人工对数据中心的分析结果进行核验确认，根据最终结果实施地下管线管理措施；
数据中心对最终结果和管理措施进行展示，并将数据记录在数据库中。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述地下管线监测设备包括地下管线传感器、监控摄像设备、GPS定位设备以及监测报警器，所述地下管线数据包括管线种类、管线运行数据、管线位置以及管线属性数据。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型后将模型保存在数据库中，并且数据中心可对地下管线数据模型进行查询和修改以预测地下管线运行状态。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述数据中心获取地下管线运行数据后首先对管线种类进行识别分类，接着对收集的管线运行数据进行初步处理：
其中Q为不同数据归一化后的值，x为输入变量，max和min分别为输入变量的最大值和最小值；对数据进行处理后将数据组合形成新的向量：
X＝[T、P、F、V、I、G]
其中X代表形成的向量，T为管线温度，P为管线压力、F为管线流量、V为管线电压、I为管线电流、G为管线完好程度，接着通过ReLU函数计算地下管线状态：
H＝max(0，W1X+b1)，
S＝W2H+b2
其中H为进行非线性变换后的值，S为计算出的地下管线运行状态值，W1和W2为两次计算的权重，b1和b2为两次计算的偏置，且W1、W2、b1以及b2均可通过以下方式计算得出：
W＝(X’X)(-1)X’y，
b＝yi-WXi
其中X为输入变量，X’为X的转置，Xi为X的均值，y为观测的输出变量，yi为y的均值，计算得出W和b的值后即能得出S的值，通过S判断地下管线运行状态：
若S≤0.4，则判断地下管线处于正常运行状态，地下管线各项数据正常；
若0.4＜S≤0.7，则判断地下管线处于预警状态，地下管线开始出现数据异常现象，出现故障概率增大；
若S＞0.7，则判断地下管线处于故障状态，地下管线存在运行故障部分需要进行检修更换。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述人工对数据中心分析结果进行核验确认结果有：
若人工核验结果与数据模型分析结果一致，则确认数据模型分析结果，并按照分析结果判断实施地下管线管理措施；
若人工核验结果与数据模型分析结果不一致，则对数据模型进行检查核验，检查通过则确认数据模型分析结果，检查出现错误则更改数据模型分析结果为人工核验结果并对数据模型进行修正。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述地下管线管理措施包括：
若地下管线处于正常运行状态，则数据中心向工作人员发送正常信号，继续通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
若地下管线处于预警状态，则数据中心向工作人员发送预警信号和地下管线异常数据，并且通过地下管线数据模型预测地下管线可能出现的风险；
若地下管线处于故障状态，则数据中心向工作人员发送警报信号和地下管线故障数据，并且向监测报警器发送警报信号以提醒巡检人员或维修人员，工作人员向维修人员发送故障管线位置信息和故障数据以及维修措施，并通过监控摄像设备和地下管线传感器持续监控故障管线情况。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述数据中心设置有数据集中展示界面，可展示地下管线监测设备获取的全部地下管线数据、数据中心的分析结果、地下管线数据模型，展示界面允许工作人员对所有数据进行查询和更改，并且能够根据需求生成数据表格或图像进行展示。
作为本发明所述地下管线智能管理方法的一种优选方案，其中：所述数据库记录的数据包括所有地下管线数据、数据中心分析结果、地下管线数据模型、人工核验结果、地下管线管理措施，数据中心可对数据库中记录的所有数据进行修改、添加、删除操作，并且在分析地下管线运行状态后与记录的历史数据进行比对生成地下管线运行历史状态数据。
一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现地下管线智能管理方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现地下管线智能管理方法的步骤。
本发明有益效果为：本发明通过先进的数据分析和预测模型，实现了对地下管线运行状态的精确预测和分类，提升了地下管线管理的效率和精度，降低了故障风险，提高了城市基础设施的安全性和可靠性，同时通过直观的数据记录和展示，支持工作人员的决策，进一步提升工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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它的附图。其中：
图1为地下管线智能管理方法的示意图。
图2为地下管线智能管理方法的流程示意图。
图3为地下管线智能管理方法的数据示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种地下管线智能管理方法，地下管线智能管理方法包括以下步骤：
S1、通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
应说明的是，所述地下管线监测设备包括地下管线传感器、监控摄像设备、GPS定位设备以及监测报警器，所述地下管线数据包括管线种类、管线运行数据、管线位置以及管线属性数据。
S2、数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型进行分析，得出地下管线运行状态；
应说明的是，所述数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型后将模型保存在数据库中，并且数据中心可对地下管线数据模型进行查询和修改以预测地下管线运行状态。
还应说明的是，所述数据中心获取地下管线运行数据后首先对管线种类进行识别分类，接着对收集的管线运行数据进行初步处理：
其中Q为不同数据归一化后的值，x为输入变量，max和min分别为输入变量的最大值和最小值；对数据进行处理后将数据组合形成新的向量：
X＝[T、P、F、V、I、G]
其中X代表形成的向量，T为管线温度，P为管线压力、F为管线流量、V为管线电压、I为管线电流、G为管线完好程度，接着通过ReLU函数计算地下管线状态：
H＝max(0，W1X+b1)，
S＝W2H+b2
其中H为进行非线性变换后的值，S为计算出的地下管线运行状态值，W1和W2为两次计算的权重，b1和b2为两次计算的偏置，且W1、W2、b1以及b2均可通过以下方式计算得出：
W＝(X’X)(-1)X’y，
b＝yi-WXi
其中X为输入变量，X’为X的转置，Xi为X的均值，y为观测的输出变量，yi为y的均值，计算得出W和b的值后即能得出S的值，通过S判断地下管线运行状态：
若S≤0.4，则判断地下管线处于正常运行状态，地下管线各项数据正常；
若0.4＜S≤0.7，则判断地下管线处于预警状态，地下管线开始出现数据异常现象，出现故障概率增大；
若S＞0.7，则判断地下管线处于故障状态，地下管线存在运行故障部分需要进行检修更换。
S3、人工对数据中心的分析结果进行核验确认，根据最终结果实施地下管线管理措施；
应说明的是，所述人工对数据中心分析结果进行核验确认结果有：
若人工核验结果与数据模型分析结果一致，则确认数据模型分析结果，并按照分析结果判断实施地下管线管理措施；
若人工核验结果与数据模型分析结果不一致，则对数据模型进行检查核验，检查通过则确认数据模型分析结果，检查出现错误则更改数据模型分析结果为人工核验结果并对数据模型进行修正。
还应说明的是，所述地下管线管理措施包括：
若地下管线处于正常运行状态，则数据中心向工作人员发送正常信号，继续通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
若地下管线处于预警状态，则数据中心向工作人员发送预警信号和地下管线异常数据，并且通过地下管线数据模型预测地下管线可能出现的风险；
若地下管线处于故障状态，则数据中心向工作人员发送警报信号和地下管线故障数据，并且向监测报警器发送警报信号以提醒巡检人员或维修人员，工作人员向维修人员发送故障管线位置信息和故障数据以及维修措施，并通过监控摄像设备和地下管线传感器持续监控故障管线情况。
S4、数据中心对最终结果和管理措施进行展示，并将数据记录在数据库中；
应说明的是，所述数据中心设置有数据集中展示界面，可展示地下管线监测设备获取的全部地下管线数据、数据中心的分析结果、地下管线数据模型，展示界面允许工作人员对所有数据进行查询和更改，并且能够根据需求生成数据表格或图像进行展示。
还应说明的是，所述数据库记录的数据包括所有地下管线数据、数据中心分析结果、地下管线数据模型、人工核验结果、地下管线管理措施，数据中心可对数据库中记录的所有数据进行修改、添加、删除操作，并且在分析地下管线运行状态后与记录的历史数据进行比对生成地下管线运行历史状态数据。
实施例2
为本发明第二个实施例，该实施例不同于上一个实施例的是，还包括：
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
实施例3
为本发明第三个实施例，该实施例不同于前两个实施例，本实施例提供了一种地下管线智能管理方法，为了验证本发明的有益效果，采用数据进行论证，选取了8条地下管线某天的监测数据进行计算，其中部分为综合管线，部分为单一用途管线，结果如下表和图3所示。
表1：地下管线数据收集表
表2：地下管线运行状态值
管线1 管线2 管线3 管线4 管线5 管线6 管线7 管线8
S 0.23 0.38 0.53 0.76 0.71 0.56 0.47 0.29
根据上表可以看出，当S处于0.4以下时，地下管线正常运行，监测数据无异常，当S处于0.4-0.7之间时，地下管线开始出现异常数据，可能会发生故障，当S处于0.7之上时，地下管线出现明显异常状态，此时说明地下管线的一部分处于故障状态。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种地下管线智能管理方法，其特征在于：包括，
通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型进行分析，得出地下管线运行状态；
人工对数据中心的分析结果进行核验确认，根据最终结果实施地下管线管理措施；
数据中心对最终结果和管理措施进行展示，并将数据记录在数据库中。
2.如权利要求1所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述地下管线监测设备包括地下管线传感器、监控摄像设备、GPS定位设备以及监测报警器，所述地下管线数据包括管线种类、管线运行数据、管线位置以及管线属性数据。
3.如权利要求2所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述数据中心获取运行数据建立地下管线数据模型后将模型保存在数据库中，并且数据中心可对地下管线数据模型进行查询和修改以预测地下管线运行状态。
4.如权利要求3所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述数据中心获取地下管线运行数据后首先对管线种类进行识别分类，接着对收集的管线运行数据进行初步处理：
其中Q为不同数据归一化后的值，x为输入变量，max和min分别为输入变量的最大值和最小值；对数据进行处理后将数据组合形成新的向量：
X＝[T、P、F、V、I、G]
其中X代表形成的向量，T为管线温度，P为管线压力、F为管线流量、V为管线电压、I为管线电流、G为管线完好程度，接着通过ReLU函数计算地下管线状态：
H＝max(0，W1X+b1)，
S＝W2H+b2
其中H为进行非线性变换后的值，S为计算出的地下管线运行状态值，W1和W2为两次计算的权重，b1和b2为两次计算的偏置，且W1、W2、b1以及b2均可通过以下方式计算得出：
W＝(X’X)(-1)X’y，
b＝yi-WXi
其中X为输入变量，X’为X的转置，Xi为X的均值，y为观测的输出变量，yi为y的均值，计算得出W和b的值后即能得出S的值，通过S判断地下管线运行状态：
若S≤0.4，则判断地下管线处于正常运行状态，地下管线各项数据正常；
若0.4＜S≤0.7，则判断地下管线处于预警状态，地下管线开始出现数据异常现象，出现故障概率增大；
若S＞0.7，则判断地下管线处于故障状态，地下管线存在运行故障部分需要进行检修更换。
5.如权利要求4所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述人工对数据中心分析结果进行核验确认结果有：
若人工核验结果与数据模型分析结果一致，则确认数据模型分析结果，并按照分析结果判断实施地下管线管理措施；
若人工核验结果与数据模型分析结果不一致，则对数据模型进行检查核验，检查通过则确认数据模型分析结果，检查出现错误则更改数据模型分析结果为人工核验结果并对数据模型进行修正。
6.如权利要求5所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述地下管线管理措施包括：
若地下管线处于正常运行状态，则数据中心向工作人员发送正常信号，继续通过地下管线监测设备获取地下管线数据；
若地下管线处于预警状态，则数据中心向工作人员发送预警信号和地下管线异常数据，并且通过地下管线数据模型预测地下管线可能出现的风险；
若地下管线处于故障状态，则数据中心向工作人员发送警报信号和地下管线故障数据，并且向监测报警器发送警报信号以提醒巡检人员或维修人员，工作人员向维修人员发送故障管线位置信息和故障数据以及维修措施，并通过监控摄像设备和地下管线传感器持续监控故障管线情况。
7.如权利要求6所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述数据中心设置有数据集中展示界面，可展示地下管线监测设备获取的全部地下管线数据、数据中心的分析结果、地下管线数据模型，展示界面允许工作人员对所有数据进行查询和更改，并且能够根据需求生成数据表格或图像进行展示。
8.如权利要求7所述的地下管线智能管理方法，其特征在于：所述数据库记录的数据包括所有地下管线数据、数据中心分析结果、地下管线数据模型、人工核验结果、地下管线管理措施，数据中心可对数据库中记录的所有数据进行修改、添加、删除操作，并且在分析地下管线运行状态后与记录的历史数据进行比对生成地下管线运行历史状态数据。
9.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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