一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统及方法与流程

本发明涉及管道泄漏监测，具体涉及一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统及方法。

背景技术：

1、长输管道覆盖地域广、高后果区密集，一旦发生泄漏，会导致火灾、爆炸及生态环境破坏事故，造成不可估量的损失。因此，开发可靠性强、精确度高的泄漏监测系统，改进当前泄漏监测技术误报率高、漏报率高、定位精度低的问题是长输管道安全生产的迫切需要，对管道运行安全意义重大。

2、目前，长输管道泄漏监测广泛采用的泄漏监测技术普遍基于负压波法，主要采集管道的压力判断管道是否发生泄漏。但是管道泄漏和管道站场正常工况操作均会引起压力波动，导致负压波法容易受到正常工况操作的干扰，泄漏监测系统容易出现误报的情况。

3、可见，在相关方法中泄漏监测系统采集的数据类型单一，稳定性差，抗干扰能力低，从而导致泄漏监测系统的误报率高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是泄漏监测系统采集的数据类型单一，稳定性差，抗干扰能力低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统及方法，具体采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统，包括：中央处理器cpu模块、数据采集模块、工况采集模块、通信模块、授时模块和供电模块。其中，cpu模块与数据采集模块、工况采集模块、通信模块、授时模块和供电模块连接。cpu模块用于处理数据采集模块的管道数据和工况采集模块采集的工况操作数据，以及控制通信模块、授时模块。数据采集模块用于接收和处理管道采集信号，得到管道数据，管道采集信号至少包括：管道压力数据信号、管道流量数据信号。工况采集模块用于采集工况操作数据。通信模块用于根据统一的接口协议分发管道数据和工况操作数据。授时模块用于获取实时时钟，以用于对管道数据和工况操作数据添加时间标签。供电模块用于将直流电源转换为cpu模块的工作电压，以为cpu模块供电。

4、该系统，通过数据采集模块可以采集得到待测管道的管道数据，通过工况采集模块可以采集得到管道所在现场的工况操作数据，并可以通过通信模块以统一的接口协议向其他系统分发管道数据和工况操作数据。能够实现对管道泄漏监测系统所需要的压力、流量、管输操作等数据的高频采集及多源异构数据集成，可兼容常见工业通信协议，通过采集现场仪表信号、管输运行及操作数据，实现管道泄漏监测系统所需数据的实时上传和本地存储。这样，该系统可以实现对包括管道压力、流量及管道站场正常工况数据的全部采集，优化完善了当前泄漏监测系统的数据采集范围，从而减少泄漏监测系统的误报率。

5、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述cpu模块包括：1路以太网控制器、2路通用串行总线usb 2.0接口、4路串行外设接口spi、8路串口以及4路硬件看门狗。

6、在本实现方式中，该系统可以满足工业级场景应用的使用需求。

7、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述数据采集模块包括：模拟数字转换器adc芯片，其中，数据采集模块具体用于将管道采集信号经过流保护、防雷过压保护、滤波、放大后，通过adc芯片转换为管道数据，管道数据为数字量数据。

8、在本实现方式中，数据采集模块通过adc芯片能够有效地得到管道数据。

9、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述工况采集模块包括：推荐标准rs485接口，rs485接口支持波特率的范围为：2400bps－115200bps。

10、在本实现方式中，通过rs485接口可以有效、准确地获取到工况操作数据。

11、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述通信模块包括：有线以太网通信模块和无线通信模块。

12、在本实现方式中，有线以太网通信模块和无线通信模块可以互为备份传输链路，在其中一条传输链路异常的情况下，可以切换到另一条链路进行数据传输。这样，可以提高数据采集系统传输数据的稳定性和可靠性。

13、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述授时模块获取实时时钟包括以下一种或多种：通过卫星通信获取实时时钟，通过本地实时时钟rtc电路获取实时时钟，通过以太网网络时间协议ntp获取实时时钟。

14、在本实现方式中，授时模块通过上述三种方式可以提高获取实时时钟的准确性，以进一步提高对管道数据和工况操作数据添加时间标签的准确性。

15、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述供电模块包括：直流-直流dcdc转换芯片。供电模块具体用于将直流电源经过防雷、过流、防反接、过压保护后，通过dcdc转换芯片转换为工作电压，工作电压包括以下一种或多种：3.3v、5v、12v、-12v。

16、在本实现方式中，通过供电模块可以为数据采集系统提供稳定的工作电压，以提高数据采集系统的稳定性。

17、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，该系统还包括：故障告警模块，故障告警模块与cpu模块连接，故障告警模块用于在数据采集模块出现故障，或者，工况采集模块出现故障，或者，通信模块出现故障的情况下，发送告警信息。

18、在本实现方式中，在数据采集系统出现异常的情况下，能够通过故障告警模块发送告警信息，以便于及时地对数据采集系统进行修正进和维护，进而提高数据采集系统的稳定性。

19、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，该系统还包括：存储卡接口模块，存储卡接口模块与cpu模块连接，存储卡接口模块用于连接存储卡，以存储管道数据和工况操作数据。

20、在本实现方式中，可以通过存储卡接口模块扩展数据采集系统的存储空间，以适应数据采集系统长时间采集和大数据量存储的应用需求。

21、第二方面，本发明提供一种管道泄漏监测多源异构数据采集方法，包括：首先，采集待测管道的管道采集信号和工况操作数据，管道采集信号至少包括：管道压力数据信号、管道流量数据信号。然后，根据管道采集信号，确定管道数据。接下来，获取采集管道采集信号和工况操作数据对应的实时时钟。进一步的，根据实时时钟，对管道数据和工况操作数据添加时间标签。最后，根据统一的接口协议分发添加时间标签后的管道数据和工况操作数据。

22、采用本申请实施例提供的管道泄漏监测多源异构数据采集方法，可以实现对包括管道压力、流量及管道站场正常工况数据的全部采集，优化完善了当前泄漏监测系统的数据采集范围，从而减少泄漏监测系统的误报率。

技术特征：

1.一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统，其特征在于，包括：中央处理器cpu模块、数据采集模块、工况采集模块、通信模块、授时模块和供电模块；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述cpu模块包括：1路以太网控制器、2路通用串行总线usb 2.0接口、4路串行外设接口spi、8路串口以及4路硬件看门狗。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：模拟数字转换器adc芯片；

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工况采集模块包括：推荐标准rs485接口，所述rs485接口支持波特率的范围为：2400bps－115200bps。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信模块包括：有线以太网通信模块和无线通信模块。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述授时模块获取所述实时时钟包括以下一种或多种：

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电模块包括：直流-直流dcdc转换芯片；

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：故障告警模块，所述故障告警模块与所述cpu模块连接，所述故障告警模块用于在所述数据采集模块出现故障，或者，所述工况采集模块出现故障，或者，所述通信模块出现故障的情况下，发送告警信息。

9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：存储卡接口模块，所述存储卡接口模块与所述cpu模块连接，所述存储卡接口模块用于连接存储卡，以存储所述管道数据和所述工况操作数据。

10.一种管道泄漏监测多源异构数据采集方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种管道泄漏监测多源异构数据采集系统及方法，该系统包括：中央处理器CPU模块、数据采集模块、工况采集模块、通信模块、授时模块和供电模块。其中，数据采集模块用于接收和处理管道采集信号，得到管道数据，管道采集信号至少包括：管道压力数据信号、管道流量数据信号。工况采集模块用于采集工况操作数据。通信模块用于根据统一的接口协议分发管道数据和工况操作数据。授时模块用于获取实时时钟，以用于对管道数据和工况操作数据添加时间标签。供电模块用于为CPU模块供电。这样，该系统可以实现对管道压力、流量及管道站场正常工况数据的全部采集，优化完善了当前泄漏监测系统的数据采集范围，从而减少泄漏监测系统的误报率。技术研发人员：熊敏,王洪超,李秋娟,王立坤,肖康,党瑞受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25