一种基于传感器数据融合的天然气管网泄漏监测系统

本发明涉及天然气管网监测领域，具体涉及一种基于传感器数据融合的天然气管网泄漏监测系统。

背景技术：

1、在城市建设中，天然气管网工程是一项重要的基础设施建设；天然气管网可以把天然气运输到整个城市的各个角落，使更多的居民使用天然气。

2、为了更好的对天然气管网进行管理，会使用天然气管网监测系统实时了解天然气各管网之间的运行数据；通常会在每个管道之间内置压力传感器、气体流量计等传感器获取每个管道之间的实时数据；去了解管道内的天然气的输送情况；并根据天然气的输送情况去判断天然气是否存在泄漏。

3、但是，由于每个管道的材质不同、粗细不同；埋设的位置地形不同，且同一时间通过的天然气的量也不同，因此管道内的压力值也不处处相同，仅通过管道内的压力值的变化量去判断管道是否泄漏不准确；也同样很难去定位管道泄漏的位置；尤其是埋设在地下的管道，工作人员排查时需要花费大量的人力物力也很难做到一一排查；而且仅根据管道内的压力值的变化量也无法判断管道的具体泄漏情况，无法对泄漏情况做评估，很难做出准确的应对策略。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于传感器数据融合的天然气管网泄漏监测系统，解决以下技术问题：

2、如何迅速排查铺设在地下的管道泄漏情况且定位泄漏的管道位置。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于传感器数据融合的天然气管网泄漏监测系统，包括一种基于传感器数据融合的天然气管网泄漏监测系统，包括天然气管网管道运行监测模块，所述监测系统还包括：

5、划分标记模块，用于对天然气管网按照铺设位置进行划分，所述铺设位置包括地下、建筑物墙内；并对各天然气管网按照铺设位置进行标记；

6、土壤采集模块，用于获取铺设在地下的天然气管道外土壤的实时监测数据；

7、分析控制模块，用于对实时监测数据和运行数据进行综合分析，根据综合分析定位管道泄漏点并得出泄漏级别；

8、推送模块，用于将管道泄漏点的标记号、对应位置和泄漏指数强度发送给管理终端，使管理终端及时了解泄漏情况。

9、作为本发明进一步的方案：所述划分标记模块将铺设在地下的天然气管道依次标记为ai；将铺设在建筑物墙内的天然气管道依次标记为bi。

10、作为本发明进一步的方案：所述监测系统的工作过程为：

11、s1：通过天然气管网管道运行监测模块，获取天然气管网所有管道内的运行数据；

12、s2：通过划分标记模块将天然气管网按照铺设位置进行划分；

13、s3：通过划分标记模块将铺设在地下的天然气管道依次标记为ai；将铺设在建筑物墙内的天然气管道依次标记为bi；

14、s4：通过土壤采集模块获取标记为ai的天然气管道外土壤的实时监测数据；

15、s5：通过分析控制模块对实时监测数据和运行数据进行综合分析，根据综合分析定位管道泄漏点并得出泄漏级别；

16、s6：通过推送模块将管道泄漏点的标记号、对应位置和泄漏指数强度发送给管理终端。

17、作为本发明进一步的方案：所述运行数据包括各管道内实时的气压值；所述土壤采集模块包括甲烷传感器；所述实时监测数据包括土壤中的实时甲烷含量。

18、作为本发明进一步的方案：所述土壤采集模块还包括土壤湿度传感器；所述实时监测数据还包括土壤实时湿度。

19、作为本发明进一步的方案：所述分析控制模块的工作过程为：

20、s1：对获取的实时气压值、土壤中的实时甲烷含量和土壤实时湿度按照预设公式计算得出泄漏指数；

21、s2：泄漏指数大于预设值的标记为ai的天然气管道，评估该管道泄漏级别；

22、s3：通过推送模块将天然气管道的标记号ai、对应位置以及泄漏级别推送至管理终端。

23、作为本发明进一步的方案：所述泄漏指数的计算过程为：通过公式

24、计算出标记为ai的管道泄漏指数；

25、其中，f(x)为判断函数，若x>0，则f(x)＝x，若x≤0，则f(x)＝0；pi2为标记号ai的管道当前时刻压力值；pi1为标记号ai的管道前一次测量的管道内压力值；si2为标记号ai的管道当前时刻的土壤湿度；si1为标记号ai的管道前一次测量的土壤湿度；ci2(ch4)为标记号ai的管道当前时刻的土壤甲烷含量；ci1(ch4)为标记号ai的管道前一次测量的土壤甲烷含量；p、c(ch4)和s分别为参考压力值、参考甲烷含量和参考土壤湿度。

26、作为本发明进一步的方案：所述泄漏级别的评估过程为：

27、当qi＝0，无泄漏；

28、当0<qi≤z1时，泄漏强度为低等强度泄漏；

29、当z1<qi≤z2时，泄漏强度为中等强度泄漏；

30、当z2<qi≤z3时，泄漏强度为高等强度泄漏；

31、当z3<qi时，泄漏强度为高度危险强度泄漏；

32、其中，z1、z2和z3分别为预设值。

33、本发明的有益效果：

34、(1)本发明通过天然气管网管道运行监测模块获取天然气管网所有管道内的运行数据，通过划分标记模块将天然气管网按照铺设位置进行划分，通过土壤采集模块获取对铺设在地下的天然气管道外土壤的实时监测数据；再通过分析控制模块对实时监测数据和运行数据进行综合分析，根据综合分析定位管道泄漏点，当铺设在地下的管道泄漏后，天然气会迅速分散到管道旁边的土壤内，对铺设在地下的天然气管道外土壤的实时监测数据迅速获取到天然气管道外土壤的实时监测数据，可以迅速排查铺设在土壤内管道外土壤的变化，实现迅速定位泄漏点并得出泄漏级别，再通过推送模块，将管道泄漏点的标记号、对应位置和泄漏级别发送给管理终端，使管理终端及时了解泄漏情况，及时根据泄漏级别做不同的应急方案；

35、(2)本发明通过在标记为ai的天然气管道外壁上安装土壤湿度传感器，获取土壤实时湿度的变化值；由于土壤内会有微生物，微生物在缺氧的环境中也会产生甲烷，为了避免甲烷传感器监测的数据受到微生物产生的甲烷影响，通过土壤湿度传感器监测土壤的湿度，因为当管道泄漏时，管道内干燥的天然气迅速扩散到土壤中，会带走土壤中的水分，使土壤的湿度迅速降低；从而对天然气管道的泄漏点定位更加准确；

36、(3)本发明通过天然气管网管道运行监测模块获取标记号ai管道内的当前时刻压力值pi2、土壤当前时刻湿度si2和土壤当前时刻甲烷含量ci2(ch4)，通过公式

37、计算出各标记为ai的管道泄漏指数；当pi1>pi2且ci2(ch4)>ci1(ch4)且si1>si2时，泄漏指数qi>0；当qi>0时，pi1>pi2说明管道内压力值下降；管道内压力值下降的越快，泄漏指数qi越大；且下ci2(ch4)>ci1(ch4)，说明土壤内甲烷含量土壤升高；甲烷含量升高的变化量越大，泄漏指数qi越大；si1>si2，说明土壤湿度下降，且土壤湿度下降变化量越多，管道泄漏指数qi越大，根据管道泄漏指数确定泄漏级别，使管理终端根据泄漏级别做不同的应急方案，保护工作人员的安全。