厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法技术

本发明专利技术涉及厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，通过获取样本数据，针对样本数据进行计算并得到相关度系数，根据得到的相关度系数值并结合相关度系数值的判定区间，识别燃气管线是否泄漏，本发明专利技术相较于现有的人工巡线检测手段，所能判断的气体种类得以增加，减少了巡线人员确认可燃气体来源的时间，从单一的人工确认，转变为数据分析辅以人工检测，从而提高了巡线效率，管网安全性得以提升。本发明专利技术相较于现有的相关性算法，提出了同温度梯度下浓度剧烈变化这一情况的修正方式，大幅提高了现有相关性判断方法的准确度，并且通过分析历史检测结果，优化判断判定区间，随着样本数据的增加，检测结果准确度也会随之提高。随之提高。随之提高。

【技术实现步骤摘要】
厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法


[0001]本专利技术属于可燃气检测
，尤其是厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法。

技术介绍

[0002]现有的燃气高压管线巡线技术，一般以人工巡线为主，辅助以无人机等设备，巡线方法为人工手持甲烷浓度检测仪器，或将甲烷浓度检测仪器挂载在无人机沿管线进行巡查，实时检测在管线周围是否有浓度数值产生，若产生了浓度数值，则巡线人员前往产生数值处，人工确认是否存在泄漏情况。
[0003]城市燃气高压管线大多会铺设在城市近郊，在近郊燃气高压管线会较多的穿越农田，水塘等易形成厌氧环境的区域，这些区域由于微生物的堆积产生沼气，现有的燃气巡线设备，主要以采集空气中甲烷浓度来判断是否产生燃气泄漏，而沼气中含有大量的甲烷，当现有检测设备检测到空气中含有沼气也会发出警报，这将干扰正常的巡线工作，增加巡线人员的工作量，使得每日所能巡查的管线减少，从而产生安全隐患。
[0004]对于天然气和沼气，成分差别较多，由于发酵不会产生乙烷，而我国高压管网中的天然气中存在一定量的乙烷，因此目前常用手段是采用便携式乙烷分析仪分析气体中是否存在乙烷。由于便携乙烷监测技术目前尚不成熟，传感器价格昂贵，因此通过检测乙烷浓度的方法判别燃气泄漏与沼气生成难以普及，目前如何快速有效的判别厌氧环境下埋地燃气管道泄漏成为可燃气检测
的一个重大难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，能够提高巡线工作质量，快速准确的判断高压燃气管网附近的可燃气体种类。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，包括以下步骤：步骤1、获取某个时间段内埋地燃气管道上方厌氧环境中的样本数据，样本数据包括：甲烷气体浓度值、获取该浓度值时对应的时间、环境温度和地理信息；步骤2、统计甲烷气体浓度值数据的个数，同时对样本数据进行等级划分，计算同温度等级下的浓度等级极差率；步骤3、对甲烷气体浓度值进行筛选，对于浓度等级极差率大于等于33%且浓度值数据个数在同温度等级下的浓度总数据个数占比大于等于50%的甲烷气体浓度值进行筛选；步骤4、对步骤3中筛选出的甲烷气体浓度值对应的样本数据进行斯皮尔曼相关度系数计算，得到相关度系数，并根据样本数据进行相关性检验中的T检验或Z检验；步骤5、样本数据均判断为燃气，并且样本数据相关度系数值的绝对值在0.6以上的不进行记录，样本数据相关度系数值的绝对值小于等于0.6的进行记录；
步骤6、对于浓度等级极差率小于33%或浓度值数据个数在同温度等级下的浓度总数据个数占比小于50%的甲烷气体浓度值进行筛选；步骤7、对步骤6中筛选出的样本数据进行斯皮尔曼相关度系数计算，得到相关度系数，并根据样本数据进行相关性检验中的T检验或Z检验；步骤8、根据步骤7得到的相关度系数的判定区间判定样本数据的类型，并对相关度系数进行记录。
[0007]而且，所述步骤1中地理信息为获取甲烷浓度值处燃气管道上方的覆盖物信息。
[0008]而且，所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1、将步骤1中的样本数据整理成（X，Y）的数据格式，其中Y代表甲烷气体浓度值，X代表获取该浓度值时对应的环境温度；步骤2.2、对样本数据进行等级划分，得到温度等级X_class和浓度等级Y_class，温度等级以1摄氏度为一个等级，浓度等级以1%为一个等级；步骤2.3、对温度等级X_class中的数据进行统计，得到温度等级统计量X_value；对浓度等级Y_class中的数据进行统计，得到浓度等级统计量Y_value；若温度等级X_class中统计数据等于X_value的数量，以X_count表示；若浓度等级Y_class中统计数据等于Y_value的数量，以Y_count表示；步骤2.4、将Y_class中最大值与最小值做差得到浓度等级范围Y_scope；步骤2.5、计算每个温度等级下浓度等级Y_class的浓度极差值Y_range，浓度极差值Y_range为每个温度等级下，Y_class的最大值和最小值之间的差值；步骤2.6、计算每一个温度等级X_class下，对应的浓度等级极差率Y_ratio：Y_ratio = Y_range / Y_scope。
[0009]而且，所述步骤3中的具体实现方法为：统计极差率占比ratio_count = (Y_ratio≥0.33)_num / (X_class)_num；同时判断ratio_count是否大于等于0.5，若ratio_count≥0.5，则进行步骤4，否则进行步骤7。
[0010]而且，所述步骤4包括以下步骤：步骤4.1、将样本数据（X，Y）代入斯皮尔曼相关度系数计算公式中，计算样本数据中相关度系数：其中，为样本数据总容量，为温度等级，为浓度等级；步骤4.2、判断样本数据总容量，若本数据总容量，则进行步骤4.3，否则进行步骤4.4；步骤4.3、将相关度系数代入T检验方程中，检验相关度的显著性：
为显著性系数选0.01的显著性，若，则相关度系数显著，相关度系数可信，进行步骤5；若，则相关度系数不可信，舍弃样本数据；步骤4.4、将相关度系数代入Z检验方程中，检验相关度的显著性：：为显著性系数选0.01的显著性，若，则相关度系数显著，相关度系数可信，进行步骤5；若，则相关度系数不可信，舍弃样本数据。
[0011]而且，所述步骤7包括以下步骤：步骤7.1、将样本数据（X、Y）代入斯皮尔曼相关度系数计算公式中，计算样本数据中相关度系数：其中，为样本数据总容量，为温度等级，为浓度等级；步骤7.2、判断样本数据总容量，若本数据总容量，则进行步骤7.3，否则进行步骤7.4；步骤7.3、将相关度系数代入T检验方程中，检验相关度的显著性：：为显著性系数选0.01的显著性，若，则相关度系数显著，相关度系数可信，进行步骤8；若，则相关度系数不可信，舍弃样本数据；步骤7.4、将相关度系数代入Z检验方程中，检验相关度的显著性：：为显著性系数选0.01的显著性，若，则相关度系数显著，相关度系数可信，进行步骤8；若，则相关度系数不可信，舍弃样本数据。
[0012]而且，所述步骤8的判定区间为：若相关度系数时，判定为沼气；若时，判定为可能为沼气；若时，判定可能为燃气；若相关度系数时，判定为燃气；同时将相关度系数值进行记录。
[0013]而且，完成步骤8后，根据记录的数据，不断对步骤8中的判定区间进行优化：将每
组样本数据计算出的相关度系数所在的判断气体类型判定区间而确定的气体类型、步骤1的时间、地理信息以及巡线人员在气体泄漏现场所确定的气体类型进行比对，随着样本数据的增加，若不断有经过计算认定为可能为沼气或可能为燃气的结论结合巡线人员现场研判结果，被确认为沼气或燃气，则结合计算出的相关度系数值，对设定的各判定区间进行优化，使确认为沼气的相关度系数值包含在沼气的判定区间内且为临界值，使确认为燃气的相关度系数值包含在燃气的判定区间内且为临界值，根据调整的沼气的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取某个时间段内埋地燃气管道上方厌氧环境中的样本数据，样本数据包括：甲烷气体浓度值、获取该浓度值时对应的时间、环境温度和地理信息；步骤2、统计甲烷气体浓度值数据的个数，同时对样本数据进行等级划分，计算同温度等级下的浓度等级极差率；步骤3、对甲烷气体浓度值进行筛选，对于浓度等级极差率大于等于33%且浓度值数据个数在同温度等级下的浓度总数据个数占比大于等于50%的甲烷气体浓度值进行筛选；步骤4、对步骤3中筛选出的甲烷气体浓度值对应的样本数据进行斯皮尔曼相关度系数计算，得到相关度系数，并根据样本数据进行相关性检验中的T检验或Z检验；步骤5、样本数据均判断为燃气，并且样本数据相关度系数值的绝对值在0.6以上的不进行记录，样本数据相关度系数值的绝对值小于等于0.6的进行记录；步骤6、对于浓度等级极差率小于33%或浓度值数据个数在同温度等级下的浓度总数据个数占比小于50%的甲烷气体浓度值进行筛选；步骤7、对步骤6中筛选出的样本数据进行斯皮尔曼相关度系数计算，得到相关度系数，并根据样本数据进行相关性检验中的T检验或Z检验；步骤8、根据步骤7得到的相关度系数的判定区间判定样本数据的类型，并对相关度系数进行记录。2.根据权利要求1所述的厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，其特征在于：所述步骤1中地理信息为获取甲烷浓度值处燃气管道上方的覆盖物信息。3.根据权利要求1所述的厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1、将步骤1中的样本数据整理成（X，Y）的数据格式，其中Y代表甲烷气体浓度值，X代表获取该浓度值时对应的环境温度；步骤2.2、对样本数据进行等级划分，得到温度等级X_class和浓度等级Y_class，温度等级以1摄氏度为一个等级，浓度等级以1%为一个等级；步骤2.3、对温度等级X_class中的数据进行统计，得到温度等级统计量X_value；对浓度等级Y_class中的数据进行统计，得到浓度等级统计量Y_value；若温度等级X_class中统计数据等于X_value的数量，以X_count表示；若浓度等级Y_class中统计数据等于Y_value的数量，以Y_count表示；步骤2.4、将Y_class中最大值与最小值做差得到浓度等级范围Y_scope；步骤2.5、计算每个温度等级下浓度等级Y_class的浓度极差值Y_range，浓度极差值Y_range为每个温度等级下，Y_class的最大值和最小值之间的差值；步骤2.6、计算每一个温度等级X_class下，对应的浓度等级极差率Y_ratio：Y_ratio = Y_range / Y_scope。4.根据权利要求1或3所述的厌氧环境下埋地燃气管道泄漏的判别方法，其特征在于：所述步骤3中的具体实现方法为：统计极差率占比ratio_count = (Y_ratio≥0.33)_num ...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣刚，单文序，邓铁强，王泽煦，柴浩，张惠丽，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：