CN118035667A - 一种管道压力分析系统、方法以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管道压力分析系统、方法以及存储介质,属于管道分析领域,包括数据采集器和上位机,数据采集器用于采集待测管道的待处理管道数据集;上位机用于对待处理管道数据集的管道路径分析得到初始管道路径;导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据待处理管道数据集对发球端压力数据集以及收球端压力数据集的差值分析得到压力差数据集;对初始管道路径、待处理管道数据集、发球端压力数据集、收球端压力数据集以及压力差数据集的管道压力分析得到管道压力分析结果。本发明能够实施在日常清管作业的同时,对管道数据进行采集,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明主要涉及管道分析技术领域,具体涉及一种管道压力分析系统、方法以及存储介质。
背景技术
管道经常被用来输送不同的介质,包括石油、气体、水、化学药剂、矿浆等。目前记录管道内介质压力数据的唯一手段是安装在管道两端的压力表,通过两端的压力表,来判断管道运行的状况,比如压力上升,可能表明管道内结垢增加,需要清理,压力下降,可能表明管道某处有泄露。但该方法并不能定位管道何处结垢增加,管道何处发生泄露。现有技术中也有利用负压波原理,在管道沿途安装压力表,计算压力波动数据,进而对压力波动数据进行分析,从而估算泄漏点,但精度较差,特别是在气体管线中,误差往往难以接受。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种管道压力分析系统、方法以及存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种管道压力分析系统,包括:数据采集器和上位机,
所述数据采集器用于采集待测管道的待处理管道数据集;
所述上位机用于对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下:一种管道压力分析方法,包括如下步骤:
采集待测管道的待处理管道数据集;
对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
本发明的有益效果是:通过采集待测管道的待处理管道数据集,对待处理管道数据集的管道路径分析得到初始管道路径,根据待处理管道数据集对发球端压力数据集以及收球端压力数据集的差值分析得到压力差数据集,对初始管道路径、待处理管道数据集、发球端压力数据集、收球端压力数据集以及压力差数据集的管道压力分析得到管道压力分析结果,能够实施在日常清管作业的同时,对管道数据进行采集,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的管道压力分析系统的模块框图;
图2为本发明一实施例提供的管道压力分析系统的数据采集器与待测管道的结构图;
图3为本发明另一实施例提供的上位机数据分析软件系统的功能图;
图4为本发明一实施例提供的管道压力分析方法的流程示意图。
附图中,各标记所代表的部件名称如下:
1、清管器,2、压力传感器,3、存储器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明一实施例提供的管道压力分析系统的模块框图。
如图1所示,一种管道压力分析系统,包括:数据采集器和上位机,
所述数据采集器用于采集待测管道的待处理管道数据集;
所述上位机用于对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
上述实施例中,通过采集待测管道的待处理管道数据集,对待处理管道数据集的管道路径分析得到初始管道路径,根据待处理管道数据集对发球端压力数据集以及收球端压力数据集的差值分析得到压力差数据集,对初始管道路径、待处理管道数据集、发球端压力数据集、收球端压力数据集以及压力差数据集的管道压力分析得到管道压力分析结果,能够实施在日常清管作业的同时,对管道数据进行采集,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
可选地,作为本发明的一个实施例,如图1和2所示,所述数据采集器包括清管器1、两个压力传感器2以及存储器3,
所述清管器1设置在所述待测管道内,两个所述压力传感器2分别设置在所述清管器1的两端,所述存储器3设置在所述清管器1的顶部,所述存储器3内部设有IMU惯性测量器以及加速度传感器;
两个所述压力传感器2均用于采集多个沿途压力数据;
所述IMU惯性测量器用于采集多个惯性测量数据;
所述加速度传感器用于采集多个加速度数据;
所述存储器3用于将所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据以及所有所述加速度数据进行存储,所述待处理管道数据集包括所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据以及所有所述加速度数据。
应理解地,常规的清管器(即清管器1)是普通清管器,不需要对清管器结构进行改动,也不影响清管功能。
应理解地,两个压力传感器(即压力传感器2)可以安装在普通清管器(即清管器1)的前后两端,压力传感器(即压力传感器2)可以输出数字信号/模拟信号,传输可以通过线缆或蓝牙。
应理解地,存储单元(即存储器3)中含有IMU(即IMU惯性测量器)及加速度传感器,通过IMU(即IMU惯性测量器)及加速度传感器能够得到清管器的走向(即惯性测量数据以及加速度数据)。
具体地,包括一个常规的清管器1(即清管器1),两个压力传感器模块2(即压力传感器2),一个密封的数据存储单元3(即存储器3),及一个上位机分析软件(即上位机)。所述清管器(即清管器1)靠管道内介质压差向前推动,两个压力传感器(即压力传感器2)分别安装在清管器(即清管器1)的前后端,采集清管器(即清管器1)向前运动时管道内的沿途压力数据,采集的压力数据(即沿途压力数据)传输到带密封的数据存储单元3(即存储器3)。数据存储单元(即存储器3)包含数据存储模块、电源模块、时钟模块,能把压力传感器采集到的信号记录下来,等清管结束时,通过电脑读取存储的压力信息,并在专门开发的上位机软件(即上位机)内进行分析。
应理解地,一个密封的数据存储单元(即存储器3)可以安装在普通清管器(即清管器1)上,可以承受10MPA以上的水压,可以接收数字/模拟信号,信号接口可以是线缆或蓝牙。
上述实施例中,通过清管器、两个压力传感器以及存储器,能够实施在日常清管作业的同时,对管道数据进行采集,提高了数据的精度。
可选地,作为本发明的一个实施例,所述上位机中,对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径的过程包括:
导入多个管道地理坐标,根据所有所述管道地理坐标对所有所述惯性测量数据、所有所述沿途压力数据以及所有所述加速度数据进行对齐,得到初始管道路径。
应理解地,清管器的走向(即惯性测量数据以及加速度数据)及里程信息(即沿途压力数据)能够与给定的管道地理信息(即管道地理坐标)进行对齐。
具体地,能对采集到的沿途压力数据进行深入挖掘,可输入管道地理信息坐标(即管道地理坐标),可把沿途压力数据波动数据(即沿途压力数据)对齐到管道路径上。
上述实施例中,对待处理管道数据集进行管道路径分析得到初始管道路径,能够实施在日常清管作业的同时,对管道数据进行采集,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
可选地,作为本发明的一个实施例,所述发球端压力数据集包括多个发球端压力数据,所述收球端压力数据集包括多个收球端压力数据,
所述上位机中,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集的过程包括:
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述发球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的发球端压力差;
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述收球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的收球端压力差,集合所有所述发球端压力差和所有所述发球端压力差得到压力差数据集。
具体地,导入发球端、收球端的压力表数据(即发球端压力数据和收球端压力数据),对沿途数据(即沿途压力数据)与发球端、收球端两组数据(即发球端压力数据和收球端压力数据)进行比较,列出沿途压力损失信息(即压力差数据集)。
应理解地,将所有数据(即沿途压力数据)与收发球端压力(即发球端压力数据和收球端压力数据)进行差值计算,得到压力差的数据集(即压力差数据集)。
上述实施例中,根据待处理管道数据集对发球端压力数据集以及收球端压力数据集进行差值分析得到压力差数据集,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
可选地,作为本发明的一个实施例,所述上位机中,对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果的过程包括:
基于深度学习模型对所述初始管道路径、所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据、所有所述加速度数据、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行学习,得到目标管道路径,并将所述目标管道路径作为管道压力分析结果。
应理解地,深度学习结合管道内压力信息(即压力差数据集和沿途压力数据),IMU信息(即惯性测量数据),加速度信息(即加速度数据),收发球端信息(即发球端压力数据集和收球端压力数据集)共同深度学习出来真正的管道路径(即目标管道路径)。
具体地,可对沿途数据信息(即沿途压力数据)、管道路径(即初始管道路径)、发球、收球端压力表数据(即发球端压力数据集和收球端压力数据集)进行反向演化,通过大量学习,可以通过发球、收球压力表信息,沿途采集压力信息,推演出管道路径(即目标管道路径)。
上述实施例中,对初始管道路径、待处理管道数据集、发球端压力数据集、收球端压力数据集以及压力差数据集的管道压力分析得到管道压力分析结果,提高了数据的精度,同时,能够精准的对管道内的情况进行定位,降低了排查的工作量,提高了工作效率。
可选地,作为本发明的另一个实施例,本发明目的在于提供一种用于清管器上的沿途压力数据采集、记录、分析系统,通过日常清管作业,就可以沿途采集管道介质的压力数据,通过对数据的挖掘和分析,得出有用信息,判断甄别管道本体潜在危险。
可选地,作为本发明的另一个实施例,本发明是基于发明人以下的认识与灵感完成的:日常清管作业目前已嵌入到管道运营方的标准化工作流程,清管器在作业过程中,除了清除污垢外,没有任何功能。而管道沿途介质压力分布包含着管道本体及介质大量的信息,通过挖掘这些信息,可以得到管道本体安全的重要信息,因此开发出一种可以无缝搭载在普通清管器上的管道沿途数据采集装置和上位机数据分析软件。
可选地,作为本发明的另一个实施例,管道沿途的介质压力数据波动非常复杂,与管道本体变形、结垢、泄露、管道路径变化、流体黏度特征等均有重要关系,如果在管道常规清管作业时,能采集到管道沿途的介质压力数据,对数据进行深入挖掘,建立评估模型,深度学习,反演出管道本体变形、结垢、泄露、管道路径变化等的具体位置,对于管道运营方有重大的使用价值和经济效益。
可选地,作为本发明的另一个实施例,传统方式是根据管道两端的压力表来判断管道运行情况,只能判断管道压力变化,不能准确定位。而本发明将传感器安装在清管器上,可以在管道内部沿途测量各个位置的压力变化情况。另一种方式在管道沿途安装压力表,计算压力波动数据,进而估算泄漏点,但精度较差,特别是在气体管线中,误差往往难以接受。而本发明采集的监测数据经过深度学习,可以反演出管道本体变形、结垢、泄露、管道路径变化等的具体位置。
可选地,作为本发明的另一个实施例,如图3所示,本发明的上位机软件具备智能分析功能,能对采集到的沿途压力数据进行深入挖掘,可输入管道地理信息坐标,可把沿途压力数据波动数据对齐到管道路径上;上位机软件具备智能分析功能,可以导入发球端、收球端的压力表数据,对沿途数据与发球端、收球端两组数据进行比较,列出沿途压力损失信息;上位机软件具备深度学习功能,可对沿途数据信息、管道路径、发球、收球端压力表数据进行反向演化,通过大量学习,可以通过发球、收球压力表信息,沿途采集压力信息,推演出管道路径。
可选地,作为本发明的另一个实施例,本发明的第一部分包括一个常规的清管器1,两个压力传感器模块2,一个密封的数据存储单元3,及一个上位机分析软件。所述清管器靠管道内介质压差向前推动,两个压力传感器分别安装在清管器的前后端,采集清管器向前运动时管道内的沿途压力数据,采集的压力数据传输到带密封的数据存储单元3。数据存储单元包含数据存储模块、电源模块、时钟模块,能把压力传感器采集到的信号记录下来,等清管结束时,通过电脑读取存储的压力信息,并在第二部分专门开发的上位机软件内进行分析。
图4为本发明一实施例提供的管道压力分析方法的流程示意图。
可选地,作为本发明的另一个实施例,如图4所示,一种管道压力分析方法,包括如下步骤:
采集待测管道的待处理管道数据集;
对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
可选地,作为本发明的一个实施例,所述待处理管道数据集包括多个沿途压力数据、多个惯性测量数据以及多个加速度数据,
所述对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径的过程包括:
导入多个管道地理坐标,根据所有所述管道地理坐标对所有所述惯性测量数据、所有所述沿途压力数据以及所有所述加速度数据进行对齐,得到初始管道路径。
可选地,作为本发明的一个实施例,所述发球端压力数据集包括多个发球端压力数据,所述收球端压力数据集包括多个收球端压力数据,
所述根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集的过程包括:
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述发球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的发球端压力差;
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述收球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的收球端压力差,集合所有所述发球端压力差和所有所述发球端压力差得到压力差数据集。
可选地,本发明的另一个实施例提供一种管道压力分析系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,当所述处理器执行所述计算机程序时,实现如上所述的管道压力分析方法。该系统可为计算机等系统。
可选地,本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的管道压力分析方法。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元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。用于这样的理解,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,或者该技术方案的全部或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。
以上,仅为本发明的具体实施方式,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,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改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以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种管道压力分析系统,其特征在于,包括:数据采集器和上位机,
所述数据采集器用于采集待测管道的待处理管道数据集;
所述上位机用于对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
2.根据权利要求1所述的管道压力分析系统,其特征在于,所述数据采集器包括清管器(1)、两个压力传感器(2)以及存储器(3),
所述清管器(1)设置在所述待测管道内,两个所述压力传感器(2)分别设置在所述清管器(1)的两端,所述存储器(3)设置在所述清管器(1)的顶部,所述存储器(3)内部设有IMU惯性测量器以及加速度传感器;
两个所述压力传感器(2)均用于采集多个沿途压力数据;
所述IMU惯性测量器用于采集多个惯性测量数据;
所述加速度传感器用于采集多个加速度数据;
所述存储器(3)用于将所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据以及所有所述加速度数据进行存储,所述待处理管道数据集包括所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据以及所有所述加速度数据。
3.根据权利要求2所述的管道压力分析系统,其特征在于,所述上位机中,对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径的过程包括:
导入多个管道地理坐标,根据所有所述管道地理坐标对所有所述惯性测量数据、所有所述沿途压力数据以及所有所述加速度数据进行对齐,得到初始管道路径。
4.根据权利要求2所述的管道压力分析系统,其特征在于,所述发球端压力数据集包括多个发球端压力数据,所述收球端压力数据集包括多个收球端压力数据,
所述上位机中,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集的过程包括:
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述发球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的发球端压力差;
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述收球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的收球端压力差,集合所有所述发球端压力差和所有所述发球端压力差得到压力差数据集。
5.根据权利要求2所述的管道压力分析系统,其特征在于,所述上位机中,对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果的过程包括:
基于深度学习模型对所述初始管道路径、所有所述沿途压力数据、所有所述惯性测量数据、所有所述加速度数据、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行学习,得到目标管道路径,并将所述目标管道路径作为管道压力分析结果。
6.一种管道压力分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
采集待测管道的待处理管道数据集;
对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径;
导入发球端压力数据集和收球端压力数据集,根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集;
对所述初始管道路径、所述待处理管道数据集、所述发球端压力数据集、所述收球端压力数据集以及所述压力差数据集进行管道压力分析,得到管道压力分析结果。
7.根据权利要求6所述的管道压力分析方法,其特征在于,所述待处理管道数据集包括多个沿途压力数据、多个惯性测量数据以及多个加速度数据,
所述对所述待处理管道数据集进行管道路径分析,得到初始管道路径的过程包括:
导入多个管道地理坐标,根据所有所述管道地理坐标对所有所述惯性测量数据、所有所述沿途压力数据以及所有所述加速度数据进行对齐,得到初始管道路径。
8.根据权利要求7所述的管道压力分析方法,其特征在于,所述发球端压力数据集包括多个发球端压力数据,所述收球端压力数据集包括多个收球端压力数据,
所述根据所述待处理管道数据集对所述发球端压力数据集以及所述收球端压力数据集进行差值分析,得到压力差数据集的过程包括:
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述发球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的发球端压力差;
根据各个所述沿途压力数据分别对各个所述收球端压力数据进行差值计算,得到与各个所述沿途压力数据对应的收球端压力差,集合所有所述发球端压力差和所有所述发球端压力差得到压力差数据集。
9.一种管道压力分析系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,当所述处理器执行所述计算机程序时,实现如权利要求6至8任一项所述的管道压力分析方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求6至8任一项所述的管道压力分析方法。
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CN202410010814.7A CN118035667A (zh) | 2024-01-03 | 2024-01-03 | 一种管道压力分析系统、方法以及存储介质 |
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2024
- 2024-01-03 CN CN202410010814.7A patent/CN118035667A/zh active Pending
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