一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法，包括：监测数据采集模块、数据管理中心、管路监测模块、监测故障处理模块、管路泄漏预测模块和异常预警模块，通过监测数据采集模块采集监测管路的传感器的监测范围数据和原管路图像数据，通过数据管理中心存储数据，通过管路监测模块对特殊气体供应管路进行图像、压力和温度监测，通过监测故障处理模块在传感器发生故障时调整管路监测方式，并提醒维护故障设备，通过管路泄漏预测模块依据管道变形数据分析管路易腐蚀点位置偏移情况，通过异常预警模块预测特殊气体泄漏概率，及时发出预警信号，确认泄漏点位置，帮助及时对管路进行维护、避免了管路中特殊气体的泄漏。漏。漏。

【技术实现步骤摘要】
一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及气体供应管路监测
，具体为一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法。

技术介绍

[0002]特殊气体通过气瓶柜输送到气体分配器，气体分配器通过使用阀门控制供应管道分路输送特殊气体到机台以供使用，在特殊气体通过管道输送过程中，监控气体是否泄漏、是否腐蚀管道，有利于保证特殊气体的输送安全；
[0003]现有技术中，通过监测气体对管道的压力和温度获取监测数据，通过判断压力是否不足、温度是否异常来判断气体是否发生泄漏，存在以下弊端：首先，使用现有监测方式，在发现气体通过管道运输时发生泄漏后，虽然能及时报警，但无法确认发生泄漏的具体位置，不利于维护人员及时维护管道，特殊气体泄漏速度快，在短时间内会有严重的安全影响；其次，受内部因素和外部因素影响，气体供应管道尤其是弯曲的管道有可能出现变形状况，会影响泄漏位置的判断，不考虑变形因素无法准确判断管道腐蚀、气体泄漏的具体变化后的位置，降低了监测精度。
[0004]所以，人们需要一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种特殊气体供应用管路大数据监测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述系统包括：监测数据采集模块、数据管理中心、管路监测模块、监测故障处理模块、管路泄漏预测模块和异常预警模块；
[0007]所述监测数据采集模块用于采集监测管路的传感器监测范围数据和原管路图像数据；将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中；所述管路监测模块用于对特殊气体供应管路进行图像、压力和温度监测；所述监测故障处理模块用于在传感器发生故障时调整管路监测方式，并提醒维护故障设备；所述管路泄漏预测模块用于比对拍摄到的图像和原管路图像，判断弯曲管道是否发生变形：若管道发生变形，比较弯曲程度并分析弯曲点的位置变化，依据压力和温度数据预测管路的腐蚀位置，依据分析结果预测管道泄漏点是否发生位置变化，并分析变化后的泄漏点位置；所述异常预警模块用于依据监测到的数据预测特殊气体供应管路发生异常的概率，在概率超出阈值时发出预警信号。
[0008]进一步的，所述监测数据采集模块包括监测范围采集单元和原图采集单元，通过所述监测范围采集单元采集传感器的监测范围数据；通过所述原图采集单元采集安装时的原管路图像，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中存储。
[0009]进一步的，所述管路监测模块包括管道图像拍摄单元、气体压力监测单元、管道温
度监测单元，通过所述管道图像拍摄单元拍摄当前管道图像；所述气体压力监测单元通过压力传感器监测管道气体压力；所述管道温度监测单元通过温度传感器监测管道温度；所述管路泄漏预测模块包括管道变形分析单元、弯曲程度比较单元、腐蚀趋势预测单元和泄漏变化分析单元，通过所述管道变形分析单元比对当前管道图像和原管路图像，判断管道弯曲部分是否发生变形：若发生变形，通过所述弯曲程度比较单元判断管道变形程度，分析弯曲点的位置变化；通过所述腐蚀趋势预测单元预测管路的腐蚀点偏移趋势；通过所述泄漏变化分析单元依据管道弯曲程度和腐蚀方向变化判断泄漏点是否发生位置变化，并预测变化后的泄漏点位置。
[0010]进一步的，所述监测故障处理模块包括检测分段单元、设备故障警报单元、监测方式调整单元和维护告警单元，通过所述检测分段单元检测传感器监测的管路点并测量监测间隔距离；通过所述设备故障警报单元在传感器发生故障时发出警报；通过所述监测方式调整单元利用剩余未发生故障的传感器监测管路，并调整监测的管路点位置；通过所述维护告警单元发送故障传感器位置、提醒维护传感器。
[0011]进一步的，所述异常预警模块包括异常概率预测单元和异常预警单元，通过所述异常概率预测单元依据监测到的数据预测管路泄漏点气体泄漏的概率，设置概率阈值，在概率超出阈值时，通过所述异常预警单元发出预警信号。
[0012]一种特殊气体供应用管路大数据监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0013]S11：采集传感器监测范围数据和原管路图像数据；
[0014]S12：对特殊气体供应管路进行监测，比较图像、判断管道是否发生变形及其变形程度；
[0015]S13：预测管道腐蚀位置及腐蚀程度变化，结合管道变形程度分析管道泄漏位置变化，得到分析结果；
[0016]S14：在传感器发生故障时调整监测方式；
[0017]S15：结合分析结果和故障传感器监测点位置预测管道发生气体泄漏的概率，进行气体泄漏预警。
[0018]进一步的，在步骤S11
‑
S12中：利用原图采集单元采集安装时的原管路图像，对图像进行分析：获取到随机一个弯曲管路曲线方程为：y＝f(x)，x∈[a，b]，利用监测范围采集单元采集到传感器的最长监测长度为：L，根据下列公式计算原管路图像中的随机一个弯曲管路曲线长度S：
[0019][0020]其中，f'(x)表示f(x)的导数，[a，b]表示曲线起点到终点的范围，利用管道图像拍摄单元拍摄当前管路图像，对图像进行分析：通过相同的方式计算出与原管路图像中的随机一个弯曲管路对应的曲线方程为：Y＝F(X)，长度为S
’
，比较S和S
’
：若S＝S
’
，判断对应弯曲管路未发生变形；若S≠S
’
，判断对应弯曲管路发生变形，利用弯曲程度比较单元判断管路变形程度：获取到原弯曲管路曲线的切线为：y＝Ax+B，根据f'(xi)＝A计算曲线与切线切点的横坐标xi，将xi代入曲线方程得到切点纵坐标为f(xi)，得到原弯曲管路曲线和当前弯曲管路曲线的切点坐标分别为(xi，f(xi))和(Xi，F(Xi))，根据下列公式计算随机一个变形弯曲管路的弯曲点偏移距离di和偏移角度θi：
[0021]di＝|Xi
‑
xi|；
[0022][0023]得到所有变形弯曲管路的弯曲点偏移距离集合为d＝{d1，d2，...，dm}，偏移角度集合为θ＝{θ1，θ2，...，θm}，其中，m表示变形的弯曲管路数量，通过积分方式计算弯曲管路曲线长度的目的在于简化不规则曲线的长度计算过程，将当前管路曲线长度与原对应管路进行比较，有利于准确判断弯曲管路是否发生变形；曲线的切点属于曲线上弯曲程度最大的一点，通过曲线切线方程获取切点位置，能够最大程度反映管路变形程度，依据得到的切点坐标计算切点即弯曲点偏移数据，间接地反映了管路上原来的易腐蚀点的偏移情况，有利于判断管路腐蚀点的位置变化。
[0024]进一步的，在步骤S13中：利用腐蚀趋势预测单元预测管路的腐蚀点偏移趋势：采集到随机一个变形弯曲管路对应的原管路弯曲部分前的管路历史发生腐蚀泄漏的随机一个点到弯曲点的距离为dj，根据下列公式计算当前管路中易发生腐蚀泄漏的点到对应点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述系统包括：监测数据采集模块(S1)、数据管理中心(S2)、管路监测模块(S3)、监测故障处理模块(S4)、管路泄漏预测模块(S5)和异常预警模块(S6)；所述监测数据采集模块(S1)用于采集监测管路的传感器监测范围数据和原管路图像数据；将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心(S2)中；所述管路监测模块(S3)用于对特殊气体供应管路进行图像、压力和温度监测；所述监测故障处理模块(S4)用于在传感器发生故障时调整管路监测方式，并提醒维护故障设备；所述管路泄漏预测模块(S5)用于比对拍摄到的图像和原管路图像，判断弯曲管道是否发生变形：若管道发生变形，比较弯曲程度并分析弯曲点的位置变化，依据压力和温度数据预测管路的腐蚀位置，依据分析结果预测管道泄漏点是否发生位置变化，并分析变化后的泄漏点位置；所述异常预警模块(S6)用于依据监测到的数据预测特殊气体供应管路发生异常的概率，在概率超出阈值时发出预警信号。2.根据权利要求1所述的一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述监测数据采集模块(S1)包括监测范围采集单元和原图采集单元，通过所述监测范围采集单元采集传感器的监测范围数据；通过所述原图采集单元采集安装时的原管路图像，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心(S2)中存储。3.根据权利要求1所述的一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述管路监测模块(S3)包括管道图像拍摄单元、气体压力监测单元、管道温度监测单元，通过所述管道图像拍摄单元拍摄当前管道图像；所述气体压力监测单元通过压力传感器监测管道气体压力；所述管道温度监测单元通过温度传感器监测管道温度；所述管路泄漏预测模块(S5)包括管道变形分析单元、弯曲程度比较单元、腐蚀趋势预测单元和泄漏变化分析单元，通过所述管道变形分析单元比对当前管道图像和原管路图像，判断管道弯曲部分是否发生变形：若发生变形，通过所述弯曲程度比较单元判断管道变形程度，分析弯曲点的位置变化；通过所述腐蚀趋势预测单元预测管路的腐蚀点偏移趋势；通过所述泄漏变化分析单元依据管道弯曲程度和腐蚀方向变化判断泄漏点是否发生位置变化，并预测变化后的泄漏点位置。4.根据权利要求1所述的一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述监测故障处理模块(S4)包括检测分段单元、设备故障警报单元、监测方式调整单元和维护告警单元，通过所述检测分段单元检测传感器监测的管路点并测量监测间隔距离；通过所述设备故障警报单元在传感器发生故障时发出警报；通过所述监测方式调整单元利用剩余未发生故障的传感器监测管路，并调整监测的管路点位置；通过所述维护告警单元发送故障传感器位置、提醒维护传感器。5.根据权利要求1所述的一种特殊气体供应用管路大数据监测系统，其特征在于：所述异常预警模块(S6)包括异常概率预测单元和异常预警单元，通过所述异常概率预测单元依据监测到的数据预测管路泄漏点气体泄漏的概率，设置概率阈值，在概率超出阈值时，通过所述异常预警单元发出预警信号。6.一种特殊气体供应用管路大数据监测方法，其特征在于：包括以下步骤：S11：采集传感器监测范围数据和原管路图像数据；S12：对特殊气体供应管路进行监测，比较图像、判断管道是否发生变形及其变形程度；
S13：预测管道腐蚀位置及腐蚀程度变化，结合管道变形程度分析管道泄漏位置变化，得到分析结果；S14：在传感器发生故障时调整监测方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴汉涛，李鹏昊，
申请(专利权)人：无锡恒大电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：