一种燃气调压站的智能监控系统及监控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气调压站的智能监控系统及监控方法，涉及智能监控技术领域，解决了调压器故障智能诊断，包括：虚拟仿真系统、数据采集系统、监控中心，所述监控中心与所述虚拟仿真系统、所述数据采集系统通讯连接；虚拟仿真系统包括物理实体模型、虚拟模型，以物理实体模型的数据建立虚拟模型，数据采集系统包括调压站数据采集终端。所述监控方法包括：物理实体模型数据采集与保存、发送；监控系统数据监测与分析；虚拟模型建模与运行、故障预测；监控系统得出监测报告与维修策略，选择控制模式，下达远程控制指令；更新虚拟模型，实现虚实融合。本发明专利技术通过虚拟仿真和远程数据采集与控制，实现了燃气调压站的智能监测、故障诊断和智能调节。智能调节。智能调节。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气调压站的智能监控系统及监控方法


[0001]本专利技术涉及智能监控
，尤其是一种燃气调压站的智能监控系统及监控方法。

技术介绍

[0002]随着城市发展加快，供气范围及供气网络不断扩大，因此，调压站数量增多且分布范围广，管理难度加大，调压站的运行状态直接影响燃气系统的安全、稳定、可靠，燃气企业在调压器的运行维护中，对调压器的故障诊断主要依据人工经验判断，缺乏科学依据，同时定期巡检比较盲目，无针对性，导致运营和维护成本高，工作效率低，因此研究专利技术了一种调压器的智能监控系统及装置对调压器的故障诊断及燃气输配系统的安全运行具有非常重要的意义。
[0003]燃气调压器作为燃气输配系统中的关键性部件，对其运行状态的监测维护以及故障的排除是重中之重。当前在燃气领域应用较为广泛的是数据采集与监控系统，该系统能够对燃气管网的日常运行状态不停地监测，将各个监测点的数据采集并储存、处理和分析，进而进一步判断燃气系统的安全状况。国内对于燃气调节器的研究还大多集中在调节器的静态特性上，也有部分学者对燃气调节器的动态特性和模型仿真进行相应的研究，比较突出的方法包括系统数学模型诊断、人工智能诊断(使用人工智能诊断方式是依据人的大脑的生理机构和工作机理而实现的，其包括基于专家系统的智能诊断技术以及基于神经网络的智能诊断技术等)、系统输入输出信号处理诊断技术诊断方法(通过系统信号进行故障诊断是根据某种信息处理和特征研究出的一种方法，使用这种方法不需要准确的研究对象的模型)、其他燃气调压器故障诊断方法，包括RBF神经网络的故障诊断方法和基于压缩感知理论故障诊断方法等，除此之外根据时间序列的特征选择方法以及自适应信号处理方法等。但还没有出现完善并有效的燃气调压器故障智能诊断系统。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种燃气调压站的智能监控系统，其技术方案是：包括虚拟仿真系统、数据采集系统、监控中心，所述的监控中心与所述的虚拟仿真系统、所述的数据采集系统通讯连接；
[0005]所述的虚拟仿真系统包括物理实体模型、虚拟模型，所述的物理实体模型的选取对象为燃气调压站的调压器，所述的虚拟模型利用物理实体模型的历史数据建立，利用实时数据进行模拟、智能分析、预测故障；
[0006]所述的数据采集系统包括调压站数据采集终端，设置在燃气调压站处用于采集调压器的状态数据、故障数据；
[0007]所述的监控中心实时接受燃气调压站的数据，用于燃气调压站的远程监测、压力调节和流量控制。
[0008]进一步地，所述的通讯连接采用4G/5G无线网络通信方式或者数据传输电缆方式。
[0009]进一步地，所述的监控中心包括通信服务器、WEB服务器、数据处理服务器、管理员站、操作员站。
[0010]进一步地，所述的虚拟仿真系统设置在监控中心处。
[0011]进一步地，所述的调压站数据采集终端包括MCU控制器、4G全网通收发模块、RS232/485通信模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、存储器模块；MCU控制器用于下达指令，数据采集和控制调压器，4G全网通收发模块用于与监控中心进行无线通信，RS232/485通信模块用于RS232信号与RS485信号的相互转换，数字量输入模块用于输入数字信号，数字量输出模块用于输出数字信号，模拟量输入模块用于输入模拟信号，模拟量输出模块用于输出模拟信号，存储器模块用于保存数据。
[0012]进一步地，所述的智能监控系统还包括自动报警系统，所述的自动报警系统对出口压力、流量设置报警上限，当大于上限或小于下限时，监控系统能启动自动报警系统，实现声光报警，将损失降到最低。
[0013]本专利技术还提出了一种燃气调压站的智能监控方法，包括以下步骤：
[0014]S1、物理实体模型开始数据采集与保存，发送数据到监控系统；
[0015]S2、监控系统进行数据监测与分析；
[0016]S3、虚拟模型进行数据建模与运行，并数据分析、故障预测；
[0017]S4、监控系统根据虚拟模型的运行结果得出监测报告与维修策略；
[0018]S5、监控系统选择控制模式进行下达指令，远程调控燃气调压站；
[0019]S6、物理实体模型根据监控系统的指令运行，并保存与发送数据，虚拟模型进行更新数据并优化模型，实现虚实融合。
[0020]进一步地，所述的步骤S1的数据通过定时保存、定时发送的双重方式达到获取完整性数据的目的。
[0021]进一步地，所述的步骤S3的建模通过分析调压器的正常工作状态数据和故障状态数据，结合调压器的历史运行数据，采用EMD和K
‑
means相结合的算法得出调压器故障模型。
[0022]进一步地，所述的步骤S5的控制模式有三种，分别是手动控制、自动控制和智能控制。
[0023]本专利技术采用的的技术方案所达到的有益效果：
[0024]1、虚实融合实现故障预测，通过分析调压器的正常工作状态数据和故障状态数据，结合调压器的历史运行数据(如运行记录、以前发生的故障及维修检修记录情况)，采用虚拟仿真模块得出调压器故障虚拟模型，及时推断调压器的健康状况，对出现故障征兆的部位进行提前预警，预测调压器故障的发展趋势，确定故障类型及可能的原因，科学制定调压器的维修检修计划，避免零部件损坏造成更大的损失或发生爆炸等不安全事故。
[0025]2、在对调压站工作参数进行实时监测的基础上，通过对历史数据的分析，判定下一时段的调节参数需求，并完成参数的智能调节。智能调节包括出口压力智能调节、流量智能调节；
[0026]3、智能化，实现对调压站实时运行的各种暂态过程的最优控制，提高调压站控制的有效性和科学性，实现调压站过程控制的智能化。
[0027]4、智能分析包括设备预警分析和用气分析，设备预警分析是根据设备服务年限预警参数的设置，对指定的查询对象快速查询出需更换的设备，提高设备的可维护性和安全
性。用气分析是通过数据分析，进行短期、中期用气量预测及用气计划管理，解决用户因需求增长过快而供气不足的问题，解决因环境、季节等因素变化而引起的气源紧张问题，减少储气投入。
附图说明
[0028]图1是一种燃气调压站的智能监控系统的组成框图；
[0029]图2是本专利技术中监控中心的组成框图；
[0030]图3是本专利技术中调压站数据采集终端的原理框图；
[0031]图4是本专利技术中4G全网通模块的连接电路图；
[0032]图5是本专利技术中模拟量电路模块的连接电路图；
[0033]图6是一种燃气调压站的智能监控方法的流程示意图。
具体实施方式
[0034]以下结合附图1
‑
6和实施例来解释说明本专利技术的技术方案，本专利技术提出了一种燃气调压站的智能监控系统，包括虚拟仿真系统、数据采集系统、监控中心1，监控中心1与虚拟仿真系统、数据采集系统通讯连接；
[0035]虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气调压站的智能监控系统，其特征在于：包括虚拟仿真系统、数据采集系统、监控中心；所述的监控中心与所述的虚拟仿真系统、所述的数据采集系统通讯连接；所述的虚拟仿真系统包括物理实体模型、虚拟模型，所述的物理实体模型的选取对象为燃气调压站的调压器，所述的虚拟模型利用物理实体模型的历史数据建立，利用实时数据进行模拟、智能分析、预测故障；所述的数据采集系统包括调压站数据采集终端，设置在燃气调压站处用于采集调压器的状态数据、故障数据，实现数据处理、数据分析、参数监测、设备控制；所述的监控中心实时接受燃气调压站的数据，用于燃气调压站的远程监测、压力调节和流量控制。2.根据权利要求1所述的一种燃气调压站的智能监控系统，其特征在于：所述的通讯连接采用4G/5G无线网络通信方式或者数据传输电缆方式。3.根据权利要求1所述的一种燃气调压站的智能监控系统，其特征在于：所述的监控中心包括通信服务器、WEB服务器、数据处理服务器、管理员站、操作员站；所述的通信服务器用于与调压站数据采集终端、虚拟模型的通信，所述的WEB服务器用于网页客户端访问，所述的数据处理服务器用于处理燃气调压站的实时数据、报警信息，所述的管理员站和所述的操作员站用于操作管理燃气调压站。4.根据权利要求1所述的一种燃气调压站的智能监控系统，其特征在于：所述的虚拟仿真系统设置在监控中心处。5.根据权利要求1所述的一种燃气调压站的智能监控系统，其特征在于：所述的调压站数据采集终端包括MCU控制器、4G全网通收发模块、RS232/485通信模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、存储器模块；MCU控制器用于下达指令，数据采集和控制调压器，4G全网通收发模块用于与监控中心进行无线通信，RS232/4...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅仁轩，曾洁琼，王庆华，王锐斌，阎汉生，
申请(专利权)人：广东工贸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：