一种基于供热数据数字孪生体的管道监测方法与流程

本发明涉及流动介质监测，具体涉及一种基于供热数据数字孪生体的管道监测方法。

背景技术：

1、供热管道是供热系统的关键组成部分，承载着将热能高效输送到用户处的核心任务。供热管道通过管道内的流动介质来传输热能，以满足用户的供暖需求。供热管道多采用高强度钢材制成，具有较强的抗腐蚀和耐久性，实际系统中管道的异常类型主要包括管道结垢和管道泵阀受损两种类型，监测出管道的异常类型，有助于及时修复管道缺陷，保障供热系统的管道运行安全和供热效果。

2、由于基于数字孪生技术能创建一个与供热系统相对应的仿真模型来模拟理想情况下的供热系统管道运行，管道内流动介质在数字孪生仿真模型与实际系统出现异常偏差时，往往代表实际的实际系统中管道存在异常，不同管道异常类型会导致管道内流动介质的流速和压力存在差异，在现有技术中，根据管道内流动介质在数字孪生仿真模型与实际系统之间介质影响值差异，来确定管道的异常类型；然而，部分异常管道的流速和压力数据表现不明显，带来了难以准确分析管道的异常类型的问题，导致进行管道修复的效果不好。

技术实现思路

1、为了解决现有技术难以准确分析管道的异常类型的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于供热数据数字孪生体的管道监测方法，所采用的技术方案具体如下：

2、一种基于供热数据数字孪生体的管道监测方法，所述方法包括：

3、在历史运行时期下，分别获取每个管道内流动介质在数字孪生仿真模型与实际系统的各介质影响值；所述介质影响值包括流速值和压力值；并根据每个管道在数字孪生仿真模型与实际系统对应介质影响值之间差异，从管道中筛选出待分析异常管道；

4、获取对所有待分析异常管道进行测试时在测试时期下，实际系统中所有管道内流动介质的每个采样时刻的介质影响值；对实际系统中每个管道的测试时期进行划分，获取管道的介质积攒时期、介质迸发时期和介质稳定时期；

5、根据每个所述待分析异常管道内流动介质在所述介质积攒时期和介质迸发时期对应介质影响值的变化差异情况，对所有待分析异常管道进行划分，获取结垢管道和待确定异常管道；

6、获取待确定异常管道的各层级的影响管道；在所述介质稳定时期下，根据待确定异常管道的连续层级分布的影响管道的流速值变化情况，以及待确定异常管道的所有影响管道的压力值的分布均匀情况，对待确定异常管道进行划分，获取结垢管道和泵阀受损管道。

7、进一步地，所述从管道中筛选出待分析异常管道的方法包括：

8、在历史运行时期下，根据每个管道的每种介质影响类型的整体分布特征值在所述数字孪生仿真模型与所述实际系统之间差异，获取每个管道的每种介质影响类型的介质偏差参数；

9、融合每个管道所有介质影响类型的介质偏差参数，获取每个管道的异常指标；

10、将异常指标大于预设异常阈值的各个管道，标记为待分析异常管道。

11、进一步地，所述介质影响类型的整体分布特征值获取方法包括：

12、计算在历史运行时期下每种介质影响类型对应所有介质影响值的均值，得到每种介质影响类型的整体分布特征值。

13、进一步地，所述获取管道的介质积攒时期、介质迸发时期和介质稳定时期的方法包括：

14、在实际系统中任意一个管道的所述测试时期中，将最大的压力值对应采样时刻作为第一划分点；

15、将第一划分点之后的各个采样时刻作为疑似第二划分点；根据所有疑似第二划分点的前后时间区间对应的压力值的波动特征的差异性，确定第二划分点；

16、根据第一划分点和第二划分点，对测试时期进行划分，获取任意一个管道的介质积攒时期、介质迸发时期和介质稳定时期。

17、进一步地，所述获取结垢管道和待确定异常管道的方法包括：

18、根据每个所述待分析异常管道从所述介质积攒时期到所述介质迸发时期对应连续采样时刻的所述压力值的数据变化层面差异情况，从介质积攒时期到介质迸发时期的所述流速值分布差异情况，以及介质稳定时期的压力值偏离正常标准程度，获取每个所述待分析异常管道的结垢程度指标；

19、将结垢程度指标大于预设结垢值的每个待分析异常管道，标记为结垢管道；将结垢程度指标不大于预设结垢值的每个待分析异常管道，标记为待确定异常管道。

20、进一步地，所述结垢程度指标的获取方法包括：

21、根据待分析异常管道在介质积攒时期与介质迸发时期对应所述压力值的变化趋势之间的差异，获取压力差异系数；

22、根据介质积攒时期与介质迸发时期对应所述流速值的整体分布水平之间的差异，获取流速差异系数；

23、根据介质稳定时期的压力值和待分析异常管道的预设标准压力值的差异，获取偏离标准压力系数；

24、根据压力差异系数、流速差异系数以及偏离标准压力系数，获取所述待分析异常管道的结垢程度指标；所述压力差异系数、流速差异系数、偏离标准压力系数均和结垢程度指标呈正相关。

25、进一步地，所述压力差异系数的获取方法包括：

26、将待分析异常管道的所述介质积攒时期和所述介质迸发时期，作为待分析异常管道的待分析时期；

27、根据在待分析时期中对应压力值的变化趋势，获取所述待分析时期的压力整体变化参数；

28、计算介质积攒时期与介质迸发时期对应所述压力整体变化参数之间差值绝对值，得到压力差异系数。

29、进一步地，所述获取结垢管道和泵阀受损管道的方法包括：

30、根据待确定异常管道的逐层分布的影响管道的流速值的偏离正常情况，获取受损系数；

31、根据待确定异常管道的所有影响管道的压力值的分布不均匀情况，获取压力不均匀系数；

32、根据所述受损系数和所述压力不均匀系数，获取待确定异常管道的受泵阀影响指标；所述受损系数和所述受泵阀影响指标呈正相关，所述压力不均匀系数和所述受泵阀影响指标呈负相关；

33、将受泵阀影响指标大于预设泵阀影响值的每个待确定异常管道，标记为泵阀受损管道；将受泵阀影响指标不大于预设泵阀影响值的每个待确定异常管道，标记为结垢管道。

34、进一步地，所述受损系数的获取方法包括：

35、计算每层中所有影响管道在所述介质稳定时期下所有流速值的均值，得到每层的整体层级流速值；

36、计算每层的整体层级流速值和每层的预设标准层级流量值的差值绝对值，得到每层的流量受损度；

37、按照层级的从大到小顺序，对层级的流量受损度进行排序，计算所有流量受损度的差分值的均值，得到所述受损系数。

38、进一步地，所述压力不均匀系数的获取方法包括：

39、计算影响管道在所述介质稳定时期下所有压力值的均值，得到影响管道的稳定压力值；

40、计算所有影响管道的所述稳定压力值的方差，得到压力不均匀系数。

41、本发明具有如下有益效果：

42、考虑到管道的异常类型主要为结垢管道和泵阀受损管道，首先初步筛选出结垢管道；由于结垢管道在介质积攒阶段到介质迸发阶段的变化特征，是由于冲散结垢所造成的特有特征，区别于泵阀受损管道，进而待分析异常管道介质积攒时期到介质迸发时期对应介质影响值的变化差异情况，对所有待分析异常管道进行划分，初步筛选出结垢管道。针对泵阀受损管道，由于泵阀受损，泵阀调整效果不佳，主要分析在测试时期中的介质稳定阶段下区域表现特征。垢管道往往是因为管道材质、水质和结构设计导致管道存在结垢，沿着流动介质的流向，结垢管道之后的管道由于受到含结垢的流动介质的影响，结垢管道之后管道往往也存在多处管道结垢；由于结垢管道往往呈现区域性分布，不同结垢管道的往往结垢程度不同，所以区域性分布的结垢管道的压力分布不均匀；泵阀受损管道往往独立分布，沿着流动介质的流向，随着距离泵阀受损管道越远，泵阀受损管道之后的管道中流动介质变得越正常，对其余的待分析异常管道进行划分，获取结垢管道和泵阀受损管道。本发明通过准确分析管道的异常类型，改善进行管道修复的效果。