一种空天地一体化管网安全监测方法及系统技术方案

本发明专利技术属于管道泄漏检测技术领域，特别涉及一种空天地一体化管网安全监测方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1、获取待检测区域的管道网络红外热成像数据、管网管道裂缝分布数据以及实时的管道首末站压力数据，进行空天地一体化多源数据采集；S2、基于获取的数据建立管网风险评估预警模型，基于所述管网风险评估预警模型进行数值模拟计算，划定风险点以及风险区域，确定泄漏点。本发明专利技术采用“空天地”联合监测方法，搭建了管网泄漏实时监测系统，监测精度较高，其中红外热成像仪的测量精度为毫米级，无人机裂缝监测精度为厘米级，分布式光纤压力传感器的监测精度为微米级。压力传感器的监测精度为微米级。压力传感器的监测精度为微米级。

【技术实现步骤摘要】
一种空天地一体化管网安全监测方法及系统


[0001]本专利技术属于管道泄漏检测
，特别涉及一种空天地一体化管网安全监测方法及系统。

技术介绍

[0002]目前管道运输是原油的主要输送方式，随着管道建设的增多，尤其是管道的增长，在原油的输送过程中，管道的泄漏事故已经成为一个严峻的社会问题。管道的泄漏主要包括管道自然老化或意外破损以及人为破坏，管道的泄漏不但会污染环境，还会给人们带来生命和财产的损失。管道缺陷具有难预测性、突发性与破坏性大等特征，尤其是城市附近的管道若发生泄漏事故，将会对多数人的生命安全造成威胁，并且资源损失严重。因此，如何防止管道泄漏已经成为技术难题。
[0003]现存在各种各样的防泄漏检测装置，但是现有的检测装置，手段比较单一，该单一的检测手段很难精准发现泄漏点，特别是有检测元器件损坏时更难发现泄漏点，给人工排查带来了很大的困难。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种空天地一体化管网安全监测方法及系统。本专利技术解决了目前管网隐含缺陷没有行之有效的实时监测技术，缺少普适性的泄漏判据，无法及时发现管网泄漏危险区域的技术问题。本专利技术能够实现多源数据融合监测分析，对管道缺陷进行实时监控、超前预警。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种空天地一体化管网安全监测方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]S1、获取待检测区域的管道网络红外热成像数据、管网管道裂缝分布数据以及实时的管道首末站压力数据，进行空天地一体化多源数据采集；
[0008]S2、基于获取的空天地一体化多源数据建立管网风险评估预警模型，基于所述管网风险评估预警模型进行数值模拟计算，划定风险点以及风险区域，确定泄漏点。
[0009]进一步地，所述步骤S1中，获取待检测区域的管道网络红外热成像数据的具体步骤为：
[0010]1)对待检测区域的红外热成像仪进行数据采集，得到管网泄漏图像分布数据；
[0011]2)采用基于双自编码器和变换网络的异常检测方法判断管网是否出现泄漏；
[0012]3)当管道上发生泄漏时，红外热成像仪能够依据温度异常情况将图像进行呈现，同时经过红外热成像仪处理器将检测到的信息传输给监测终端的中心处理器进行处理。
[0013]进一步地，所述步骤S1中，获取管网管道裂缝分布数据的具体步骤为：
[0014]1)无人机摄影获取管网的数字正射影像图；
[0015]2)利用裂缝识别算法提取单张影像管道裂缝信息，获得单张裂缝影像长度和宽
度；
[0016]3)完成多张影像图边缘的裂缝拼接，获取整体管网裂缝长、宽、空间位置信息；
[0017]4)对获取的管道裂缝长、宽、空间位置信息进行多维度分析，计算裂缝发展的速率及分布特征，建立裂缝发展与管道服役强度的映射关系，并依据管道裂缝信息与管道服役年限的映射关系对管网管道安全状态进行评估。
[0018]进一步地，所述步骤S1中，获取实时的管道首末站压力数据的具体步骤为：
[0019]1)在管道首末站分别放入压力传感器，实时监测并获取管道首末站压力变化信息；
[0020]2)利用获取的管道首末站压力变化信息，构建基于残差降噪自编码器的负压波信号去噪模型；
[0021]3)对获取的去噪后的压力数据进行泄漏定位分析，利用负压波定位公式计算管道泄漏点；
[0022]4)泄漏源处置过程中，根据泄漏情况的大小，采取不同的应对措施。
[0023]进一步地，所述步骤S2中，建立管网风险评估预警模型的具体步骤为：
[0024]1)根据获取的管网管道裂缝分布数据，划分出疑似泄漏区域和正常区域；
[0025]2)根据获取的管道网络红外热成像数据，划分出疑似泄漏区域和正常区域；
[0026]3)对疑似泄漏管道的首末站压力数据提取，进行泄漏检测，得出疑似泄漏点位置。
[0027]进一步地，所述步骤S2中，基于所述管网风险评估预警模型进行数值模拟计算的具体步骤为：
[0028]1)采用基于双自编码器和变换网络的异常检测方法判断管网是否出现泄漏；
[0029]2)利用裂缝识别算法提取单张影像管道裂缝信息，获得单张裂缝影像长度和宽度；
[0030]3)对获取的去噪后的压力数据进行泄漏定位分析，利用负压波定位公式计算管道泄漏点。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供一种空天地一体化管网安全监测系统，包括输油管道，以及依次安装在所述输油管道首末站上的多个压力传感器，无人机摄影机器，还包括用于对所述输油管道温度异常情况进行检测的红外热成像仪，所述红外热成像仪安置在所述输油管道的一侧，并且安置的相对位置位于相邻的在线监测点之间，所述压力传感器、所述无人机摄影机器以及所述红外热成像仪的检测信息均能够通过数据处理中心进行处理分析，并且输出检测结果，从而判断所述输油管道上的泄漏点所在位置以及潜在风险点。
[0032]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种空天地一体化管网安全监测方法及系统，采用“空天地”联合监测方法，搭建了管网泄漏实时监测系统，监测精度较高。其中红外热成像仪的测量精度为毫米级，无人机裂缝监测精度为厘米级，分布式光纤压力传感器的监测精度为微米级。
[0033]本专利技术实现了管网缺陷的监测时间协同，在不同阶段使用不同技术手段，实现全过程连续观测，管网液体泄漏采用DATN
‑
ND方法进行识别筛查，无人机采集管网影像，进而使用裂缝识别算法(FDDNet)识别管道裂缝，分布式光纤压力传感器实时监控管道首末站压力数据精准定位泄漏点，做到了监测方法与管网正常运行相适应；实现了管道泄漏监测点线面结合、表里兼顾的空间协同测量，将分布式光纤压力传感器监测的线状测量结果、无人
机面状测量相结合，做到了以分布式光纤检测管道内部运行工况与多种管道表面缺陷检测相结合；实现了管网缺陷检测的参数协同，通过获取管道泄漏液体分布数据，裂缝分布数据以及管道内部压力变化数据，实现了管道缺陷的智能分析，基于管道缺陷机理，利用层次分析法建立泄漏液体分布、裂缝分布、以及压力数据等多源监测数据预测管道缺陷的权重信息，能够高效准确的评估管网安全状态，能够对管道缺陷风险的实时预警。
[0034]本专利技术划分了预警管控区，有效的监测出泄漏源的位置，保障了管网的运行安全。
附图说明
[0035]图1是本专利技术一种空天地一体化管网安全监测方法的流程图；
[0036]图2是本专利技术一种空天地一体化管网安全监测系统结构图；
[0037]图3是本专利技术中液体泄漏识别流程图；
[0038]图4是本专利技术中裂缝识别流程图；
[0039]图5是本专利技术中负压波信号去噪流程图。
具体实施方式
[0040]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空天地一体化管网安全监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、获取待检测区域的管道网络红外热成像数据、管网管道裂缝分布数据以及实时的管道首末站压力数据，进行空天地一体化多源数据采集；S2、基于获取的空天地一体化多源数据建立管网风险评估预警模型，基于所述管网风险评估预警模型进行数值模拟计算，划定风险点以及风险区域，确定泄漏点。2.根据权利要求1所述的一种空天地一体化管网安全监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取待检测区域的管道网络红外热成像数据的具体步骤为：1)对待检测区域的红外热成像仪进行数据采集，得到管网泄漏图像分布数据；2)采用基于双自编码器和变换网络的异常检测方法判断管网是否出现泄漏；3)当管道上发生泄漏时，红外热成像仪能够依据温度异常情况将图像进行呈现，同时经过红外热成像仪处理器将检测到的信息传输给监测终端的中心处理器进行处理。3.根据权利要求1所述的一种空天地一体化管网安全监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取管网管道裂缝分布数据的具体步骤为：1)无人机摄影获取管网的数字正射影像图；2)利用裂缝识别算法提取单张影像管道裂缝信息，获得单张裂缝影像长度和宽度；3)完成多张影像图边缘的裂缝拼接，获取整体管网裂缝长、宽、空间位置信息；4)对获取的管道裂缝长、宽、空间位置信息进行多维度分析，计算裂缝发展的速率及分布特征，建立裂缝发展与管道服役强度的映射关系，并依据管道裂缝信息与管道服役年限的映射关系对管网管道安全状态进行评估。4.根据权利要求1所述的一种空天地一体化管网安全监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取实时的管道首末站压力数据的具体步骤为：1)在管道首末站分别放入压力传感器，实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎宪明，袁理，张周华，柳强，曹江涛，钱建华，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：