1.基于物联网的油气管道远程实时健康监测系统,其特征在于,包括
1)数据采集节点:用于采集油气管道的压力、流量、壁厚以及管道泄漏应力波信号;可基于特定的无线传感器网络传输协议,上传所采集到的数据信息至数据汇聚节点;
2)数据汇聚节点:用于与数据采集节点组成管道健康状态数据采集的无线传感器网络,同时与管道健康实时远程监测服务器进行数据通信,解决数据采集节点的无线传感器网络采集协议与互联网协议的兼容;
3)管道健康实时远程监测服务器:用于油气管道信号数据的存储空间,形成远程实时监测平台与油气管道的信息传输中枢,作为对管道故障段进行定位,以立体管网中各声发射传感器的响应时间为判据,提取泄漏源声发射应力波撞击各声发射传感器的时间序列,并确认最短和次短传播到达时间所对应声发射传感器间的管道为管网泄漏事故段,具体为:以管道起始接头为原点,管道的中心轴线为x轴,垂直于轴线的平面为xy平面,构建管道的局部坐标系,并根据旋转平移矩阵
以立体管网中各声发射传感器的响应时间为判据,提取泄漏源声发射应力波撞击各声发射传感器的时间序列,并确认最短和次短传播到达时间所对应声发射传感器间的管道为管网泄漏事故段,其通过下式计算:
除了上述确定泄漏点的情况外,还通过构建计算模型确定泄漏点的可能出现位置,δt2为管网泄漏源的声发射应力波传播至声发射传感器s1与声发射传感器s2的时间差,v为泄漏事故段的声发射应力波波速,
判据1:若
若
其中,p1为第一管网泄漏事故段的泄漏源的坐标,
若
其中,p2为第二管网泄漏事故段的泄漏源的坐标;
若
其中,p3为第三管网泄漏事故段的泄漏源的坐标;
或者判定泄漏源在第四管网泄漏事故段,则通过计算泄漏源的声发射应力波传播至声发射传感器s1与声发射传感器sm的时间差,确定泄漏源的坐标为:
其中,p4为第四管网泄漏事故段的泄漏源的坐标,δt′为泄漏源的声发射应力波传播至声发射传感器s1与声发射传感器sm的时间差,
判据2:若
其中,p5为第五管网泄漏事故段的泄漏源的坐标,δt″为泄漏源的声发射应力波传播至声发射传感器s1与声发射传感器sn的时间差;
4)管道健康实时远程监测软件:由服务器端应用软件、数据收发解析软件、pc机端的web功能控制软件、移动电子产品软件客户端组成。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的油气管道远程实时健康监测系统,其特征在于,所述的数据采集节点:启动数据采集节点后,立即向指定的数据汇聚节点发送组网请求,等待是否可以组网的指令、时钟同步的指令;以及何种能耗的运行模式下开启采集的工作指令;若所采集数据存在超阈值状态时,停止数据采集的能耗运行模式,等待指令准备上传数据;其相应的数据处于合理范围时,维持其只存储,不上传数据,数据采集能耗运行状态不变;在野外阳光充足的条件下,切换为光伏供电能耗运行模式。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的油气管道远程实时健康监测系统,其特征在于,所述数据汇聚节点基于数据分析的自主决策:数据汇聚节点启动后,搜索入网请求,将入网的id地址分配给数据采集节点,发送服务器时钟同步请求;当接收数据上传的请求达到指定数量时,则向数据汇聚节点发出上传指令,否则发出丢弃数据指令;在野外阳光充足的条件下,切换为光伏供电能耗运行模式。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的油气管道远程实时健康监测系统,其特征在于,所述数据汇聚节点具备无线传感器网络传输协议与互联网协议自由切换能力:利用无线传感器网络传输协议实现数据汇聚节点与数据采集节点的指令执行、数据通信,利用互联网协议实现数据汇聚节点与管道健康实时远程监测服务器的数据通信,无线传感器网络传输协议与互联网协议的自由切换实现了无线传感器网络与互联网的互联互通。
5.根据权利要求2或3所述的基于物联网的油气管道远程实时健康监测系统,智能交互下的时钟同步机制:数据汇聚节点向管道健康实时远程监测服务器发送时间同步请求,管道健康实时远程监测服务器获取国家授时中心服务器的时间,并且根据ntp网络时间协议与国家授时中心进行时钟对准,以对准的时间为时钟标准发送给各参数的数据汇聚节点,数据汇聚节点以收到的时间为基准对所连接入网的数据采集节点时间同步。