本实用新型涉及管道线路运输管理领域，具体涉及一种基于物联网探测和大数据分析的管道线路分离保护装置及方法，可以比拟成管道运输领域的“安全继电保护”。
背景技术：
管道运输(Pipelinetransport)已有130多年的历史，在各主要工业国均已成为独立的技术门类，形成了庞大的工业体系，与铁路、公路、水路和航空运输等并列为五大现代运输方式之一。管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送物资的方式，是一种端到端的运输方式，是统一运输网中干线运输的特殊组成部分。一般常用来运送气体和液体，随着科技进步，气动管(pneumatictube)也可以做到以压缩气体输送固体舱，而固体仓内里装着货物。运输物资由石油、天然气、化工产品等流体逐渐扩展到煤炭、矿石等非流体。管道运输成本比水运费用高，但仍然比铁路运输便宜，有较好的应用前景。目前，大部分管道都是被其所有者用来运输自有产品。
管道线路是流程工业的血管，管道线路安全关系到生产的安全，管道是一个系统，相互关联相互影响，牵一发而动全身。从中国每年有大批量成品油需要从资源区运往消费区，大部分是通过铁路运输，通过管道运输的只占全部运量的2％～3％。而欧美等发达国家的成品油，几乎全部是通过管道来运输。随着国内工业发展，经由管线运输的比例将会大大提高，对管道安全运输、出现问题及时分离的要求应运而生，管道也需要交通管制、阻塞疏导、异常情况临时改道运输等诸多新课题。管道运输作为国家一种重要交通战略资源愈发重要。
目前承载运输任务的管道线路存在以下易损场景：
1、长径比很大，极易失稳。2、管道内介质多样性和流动状态复杂性，缓冲余地小，工作条件变化频率高(如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况)。3、受力情况复杂，内力、外力均对管道线路影响，4、管道组成件和管道支承件的种类繁多，各种材料各有特点和具体技术要求，材料选用复杂。5、管道上的可能泄漏点多，仅一个阀门通常就有五处。6、管道种类多，数量大，设计，制造，安装，检验，维护，应用管理环节多，一旦出现爆燃等问题，目前没有管理预警和断脱方法。国内尚无管道交通管制和引流防堵塞、防爆分离保护方法等系统的流程方法和保护管理机制。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种管道线路缓冲保护装置及系统，用以解决上述的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为
一种管道线路缓冲保护装置，包括与输送管道旁通连接的引流缓冲装置；
引流缓冲装置的结构分至少两种情况，
第一种情况，当输送管道输送的是气体或液体时候，
引流缓冲装置包括旁通在输送管道一侧的溢流旁通管道、与溢流旁通管道连接的缓冲输入管道、与缓冲输入管道连通的缓冲引流容器、设置在缓冲引流容器上且与控制阀门同时联动或顺序联动的缓冲输入阀门；
第二种情况，当输送管道输送的是固体物品时候，
引流缓冲装置包括旁通在输送管道一侧的缓冲旁路管道、设置在缓冲旁路管道内且用承接输送管道送入的固体物品的缓冲旁路传送带、入口与缓冲旁路管道出口连通的缓冲存储仓、设置在缓冲存储仓入口与缓冲旁路管道出口之间的缓冲挡板、设置在缓冲存储仓内且用于取下缓冲旁路传送带输入的固体物品并将其堆放在缓冲存储仓内的仓储堆垛机或上料机械手。
作为上述技术方案的进一步改进：
针对第一种情况，在缓冲引流容器上还设置有用于外排的缓冲溢流出口，在缓冲溢流出口设置有缓冲输出挡门；
针对第二种情况，在缓冲存储仓上还设置有带有缓冲输出挡门的出口，在出口处设置有仓储外溢出料机。
引流缓冲装置为手动联动、液压联动、和/或气动联动；
管道线路缓冲保护系统，包括
实体运行感知层，其包括用于监测输送管道、以及引流缓冲装置的传感器监控单元；用于输送固体、液体或气体的输送管道与引流缓冲装置位于实体运行感知层；
现场分控站，其分段设置，现场分控站与预设路段内的传感器监控单元通信连接，现场分控站通过控制器引流缓冲装置的开合；
中控调度服务器，其与输送管道全线上的现场分控站通信连接；
现场分控站与引流缓冲装置的控制单元通信连接。
北斗或GPS定位模块与中控调度服务器通信连接。
还包括传感器监控单元的组成分为两种方案，
第一种方案，当输送管道输送的气体或液体时候，
传感器监控单元包括监控输送管道内外温度的温度传感器、监控输送管道内压强的压力传感器、监控气体或液体流量的电子流量计、监控气体或液体的电阻率测试仪、监控气体或液体浓度的流体浓度传感器、监控阀门开合位置的光电传感器、安装在输送管道侧壁上的应变式传感器、用于监控输送管道振动与地面震动的测振仪、监控大气的气压传感器、监控大气的风力检测仪、监控大气的湿度传感器、火灾探测系统、光纤检测模块、和/或电器件的检测模块；
第二种方案，当输送管道输送的固体时候，
传感器监控单元包括监控输送管道内外温度的温度传感器、监控输送管道内压强的压力传感器、监控阀门开合位置与固体运送位置的光电传感器、安装在输送管道侧壁上的应变式传感器、用于监控输送管道振动与地面震动的测振仪、监控大气的气压传感器、监控大气的风力检测仪、监控大气的湿度传感器、火灾探测系统、和/或电器件的检测模块。
附图说明
图1是本实用新型的装置构架结构示意图。
图2是本实用新型的爆炸结构示意图。
图3是本实用新型运送流体的结构示意图。
图4是本实用新型运送固体的结构示意图。。
其中，1、实体运行感知层；2、现场分控站；3、中控调度服务器；4、管道输送流向决策模块；5、输送管道；6、控制阀门；7、分离装置；8、引流缓冲装置；9、传感器监控单元；10、北斗或GPS定位模块；11、始/末端选择流向互通管道；12、互通分支管道；13、互通主干管道；14、分离固定管道；15、分离固定连接法兰；16、阀门连接法兰；17、连接螺栓；18、分离伸缩管道；19、伸缩管道外端；20、分离牵拉液压缸或直线推杆；21、分离联动侧臂；22、分离联动齿条；23、分离联动开合齿轮；24、阀门开合手柄；25、溢流旁通管道；26、缓冲输入管道；27、缓冲引流容器；28、缓冲溢流出口；29、分度输送带；30、分度支撑架；31、分度摆动控制马达；32、主路传送带；33、牵引液压缸；34、隔离挡板；35、侧移动分离管道；36、分离分段传送带；37、缓冲旁路管道；38、缓冲旁路传送带；39、缓冲挡板；40、缓冲存储仓；41、仓储堆垛机；42、仓储外溢出料机。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1-4所示，本实施例的管道线路分离保护装置，包括
实体运行感知层1，其包括分段连接且用于输送固体、液体或气体的输送管道5、分别连接输送管道5两端的控制阀门6、以及设置在相邻控制阀门6之间的分离装置7；用于监测输送管道5、控制阀门6以及分离装置7的传感器监控单元9；
现场分控站2，其分段设置，现场分控站2与预设路段内的传感器监控单元9通信连接，现场分控站2通过控制器控制控制阀门6的开合和/或分离装置7的分离；分控站采用防爆制作，接插全部使用航空插头。
本实用新型的控制阀门6的开合和/或分离装置7的分离的机械驱动，可以为采用无电运行，优选由液压驱动或气动驱动其打开/闭合，引流缓冲装置还可以采用电动控制。
中控调度服务器3，其与输送管道5全线上的现场分控站2通信连接。
输送管道5还旁通连接有与相邻控制阀门6同时联动或顺序联动的引流缓冲装置8；当控制阀门6打开的时候，引流缓冲装置8的进口关闭；当控制阀门6闭合的时候，引流缓冲装置8的进口打开；传感器监控单元9还监测引流缓冲装置8；现场分控站2与引流缓冲装置8的控制单元通信连接；引流缓冲装置与控制阀门为手动联动、液压联动、和/或气动联动；
引流缓冲装置8的结构分两种情况，其中引流缓冲装置的体积大小，可以根据液体固体气体的流量和体积建设。
第一种情况，当输送管道5输送的气体或液体时候，
引流缓冲装置8包括旁通在输送管道5一侧的溢流旁通管道25、与溢流旁通管道25连接的缓冲输入管道26、与缓冲输入管道26连通的缓冲引流容器27、设置在缓冲引流容器27上且与控制阀门6同时联动或顺序联动的缓冲输入阀门；
第二种情况，当输送管道5输送的固体物品时候，
引流缓冲装置8包括旁通在输送管道5一侧的缓冲旁路管道37、设置在缓冲旁路管道37内且用承接输送管道5送入的固体物品的缓冲旁路传送带38、入口与缓冲旁路管道37出口连通的缓冲存储仓40、设置在缓冲存储仓40入口与缓冲旁路管道37出口之间的缓冲挡板39、设置在缓冲存储仓40内且用于取下缓冲旁路传送带38输入的固体物品并将其堆放在缓冲存储仓40内的仓储堆垛机41或上料机械手。
针对第一种情况，在缓冲引流容器27上还设置有用于外排的缓冲溢流出口28，在缓冲溢流出口28设置有缓冲输出挡门；
针对第二种情况，在缓冲存储仓40上还设置有带有缓冲输出挡门的出口，在出口处设置有仓储外溢出料机42。
输送管道5为封闭式或敞开式和/或在输送管道5、控制阀门6和/或分离装置7上设置有北斗或GPS定位模块10，北斗或GPS定位模块10与中控调度服务器3通信连接。
分离装置7与控制阀门6的结构分别分为两种类型，
第一种类型，当输送管道5输送的气体或液体时候，
控制阀门6为球阀或蝶阀，控制阀门6的阀杆上设置有阀门开合手柄24与分离联动开合齿轮23；
分离装置7包括设置在相邻两个控制阀门6之间的分离固定管道14、设置在分离固定管道14两端的分离固定连接法兰15、设置在控制阀门6连接端的阀门连接法兰16、设置在分离固定连接法兰15与阀门连接法兰16之间的连接螺栓17、分别伸缩设置在分离固定管道14两端口内的分离伸缩管道18、设置在分离伸缩管道18外端且与控制阀门6连接端面密封或轴密封的伸缩管道外端19、缸体设置在分离固定连接法兰15上且活塞杆端部设置在伸缩管道外端19上的分离牵拉液压缸或直线推杆20、根部设置在分离伸缩管道18外侧壁上的分离联动侧臂21、以及设置在分离联动侧臂21上且与分离联动开合齿轮23啮合的分离联动齿条22；
分离牵拉液压缸或直线推杆20以分离伸缩管道18的轴心线为基准圆周阵列设置；
第二种类型，当输送管道5输送的固体物品的时候，
分离装置7包括设置在输送管道5内的旋转底座、设置在旋转底座上的分度摆动控制马达31、与分度摆动控制马达31传动连接且在旋转底座摆动设置的分度支撑架30、设置在分度支撑架30上的分度输送带29、位于分度输送带29且用于承接分度输送带29输送来的固体物品的主路传送带32、与输送管道5连通的侧移动分离管道35、以及设置在侧移动分离管道35内的分离分段传送带36；
控制阀门6位于在输送管道5与侧移动分离管道35之间，
本实用新型的管道线路复用设置，即控制阀门6包括设置在侧移动分离管道35外侧的牵引液压缸33、以及与牵引液压缸33连接且用于隔断分离分段传送带36与侧移动分离管道35的隔离挡板34。可复用的公共运输基础设施，作为运输通路的重要组成部分，可以设置分支流转等管道线路。
在输送管道5的始/末端连接有始/末端选择流向互通管道11，始/末端选择流向互通管道11包括一端口与输送管道5连通的互通主干管道13、以及与互通主干管道13其他端口连通的互通分支管道12；在互通分支管道12上设置有流向决策电子阀门；
中控调度服务器3连接有用于选择输送管道5流向的管道输送流向决策模块4，中控调度服务器3通过控制器控制相应流向决策电子阀门的通断。
传感器监控单元9的组成分为两种方案，
第一种方案，当输送管道5输送的气体或液体时候，
传感器监控单元9包括监控输送管道5内外温度的温度传感器、监控输送管道5内压强的压力传感器、监控气体或液体流量的电子流量计、监控气体或液体的电阻率测试仪、监控气体或液体浓度的流体浓度传感器、监控阀门开合位置的光电传感器、安装在输送管道5侧壁上的应变式传感器、用于监控输送管道5振动与地面震动的测振仪、监控大气的气压传感器、监控大气的风力检测仪、监控大气的湿度传感器、火灾探测系统、光纤检测模块、和/或电器件的检测模块，但不限于此；
第二种方案，当输送管道5输送的固体时候，
传感器监控单元9包括监控输送管道5内外温度的温度传感器、监控输送管道5内压强的压力传感器、监控阀门开合位置与固体运送位置的光电传感器、安装在输送管道5侧壁上的应变式传感器、用于监控输送管道5振动与地面震动的测振仪、监控大气的气压传感器、监控大气的风力检测仪、监控大气的湿度传感器、火灾探测系统、和/或电器件的检测模块。
本实用新型通过物联网实现远程智能控制，现场分控站2处理险情反应快，执行迅速，特别当网络出现问题，可以及时迅速处理。中控调度服务器3处理险情，综合程度高，处理更全面，当然可以设立优先级，两者同时处理，管道输送流向决策模块4、始/末端选择流向互通管道11、互通分支管道12、互通主干管道13实现对管道的充分利用，可以多家单位协商分时段输送各自的物品，从而提高其利用率，减少管道铺设资本。控制阀门6与引流缓冲装置8动作不分先后，根据具体情况，可以认为设定，传感器监控单元9实现综合监控，从而为处理险情，提高全面科学的信息，北斗或GPS定位模块10实现险情地理定位，管道为封闭或半封闭式，
通过分离固定管道14、分离固定连接法兰15、阀门连接法兰16、连接螺栓17实现固定连接，作为支撑，分离牵拉液压缸或直线推杆20-分离伸缩管道18实现分离，同时，分离联动齿条22-分离联动开合齿轮23实现闭合联动。通过阀门开合手柄24可以手动旋转，通过溢流旁通管道25、缓冲输入管道26、缓冲引流容器27实现临时缓冲存储，保证管道安全，缓冲溢流出口28实现溢流。通过分度输送带29旋转切断主路固体的传送，同时实现缓冲传送，可以通过增加机械手或导轨或拨动板调整物体位置，
当然，也可采用轨道列车配合闸机等结构。作为举例，可以为牵引液压缸33与隔离挡板34作为挡板门，也可以是卷帘门等结构。
本实施例的管道线路分离保护的方法，借助于上述装置，当发生险情时候，本方法包括以下步骤，
步骤一，首先，传感器监控单元9采集监控信号；然后，传感器监控单元9将该信息发送给现场分控站2，现场分控站2通过传感器监控单元9发送信息的接口或北斗或GPS定位模块10获取发生险情的输送管道5位置；
步骤二，现场分控站2分三种策略，第本实施例的策略，现场分控站2通知控制阀门6以及分离装置7执行预制应急程序并将预制应急程序执行信息发送给中控调度服务器3；第二种策略，现场分控站2将步骤一的反馈信息发送给中控调度服务器3，中控调度服务器3根据预制应急程序通知控制阀门6以及分离装置7执行预制应急程序；第三种策略，手动闭合控制阀门以及手动打开分离装置；
预制应急程序为首先，通知发生险情的输送管道5的前方和/或后方的控制阀门6关闭对应的输送管道5；然后，分离装置7与控制阀门6分离；
步骤三，传感器监控单元9将控制阀门6以及分离装置7执行结果发送给中控调度服务器3。
在步骤二中，引流缓冲装置8的入口打开与控制阀门6闭合同时或按顺序动作；
在引流缓冲装置8的入口打开之后，输送管道5的物品输送到引流缓冲装置8内，传感器监控单元9实时监测引流缓冲装置8内是否已满；当已经满后，引流缓冲装置8的外溢出口打开，将物品外排。
本实用新型适用于管理运输固体、液体、气体的管线，在探测到该段管线出现问题后实时对问题管线断脱分离，并能够通过中控调度服务器对前后几站管线也进行安全分离达到双保险断脱的效果。
管道采用SCADA系统，实现对全线的数据采集、监控、调度管理。管道通信采用主备用方式，主用通信拟采用卫星，备用通信租用公网电路。可以应用于港口输油等管道上。
在实际应用中，管道系统的安全运行受到三个方面的影响：
(1)管内流体性质的影响，如：流体的温度、压力、状态、物理性质(沸点、蒸汽压、电导率、可压缩性、热膨胀性等)、毒性、辐射性、可燃性、闪点、自燃温度、爆炸极限、反应活性、腐蚀性、杂质含量、两相流等。对此可以在管道内分段设计用于测量液体或气体的温度的温度传感器、压力传感器、电子流量计、电阻率测试仪、流体浓度传感器等传感器来综合监控。针对固体传送，可以采用光电传感器。
(2)管道系统自身的影响，如管道系统布置、管道应力计算、组成件的选用和压力设计、柔性分析和支承设计、管道制作安装和检验等。对此可以在管道内分段设计用于测量管道的压力、弯扭矩的应变式传感器、以及测量管道振动的测振仪。
(3)外部因素的影响，如环境(气温、风载、雪载、结冰等气候条件，雷击、地震和火灾等)，相关设备和仪表的振动、脉动、水锤、剧烈循环荷载和仪表故障，以及人为操作失误和缺乏维护等。对此可以在管道外侧设置有温度传感器、气压传感器、风力检测仪、湿度传感器、测振仪、以及火灾探测系统，还有针对仪表等电器件的检测模块。
(4)分离系统不带电分离方式，其还可以采用现有的液压臂推动卡钳打开，还可以采用类似高压锅盖开合结构，或采用偏心轮锁合结构等推动分离系统分离均是本实用新型的保护范围。分离保护装置上有卡钳，探测到问题后，可以先引流-再封闭-再断脱，断脱其实有2个步骤，一打开卡钳、用液压、油压、启动等方式推动液压臂开卡钳。二、确保卡钳打开情况下用液压、油压、启动等方式推动液压臂或者推动伸缩管道断开。优选不带电保证现场分离时候无电火花，全靠非电方式推动液压臂和管道伸缩运动。
中控调度服务器3基于大数据或云平台，实现各类资源整合、分析调度、预警监控、运行数据存储，根据大数据预警研判和制定好的应急预案策略，进行数据分析，向现场分控站2下发调度指令，控制管道线路分离，向监控人员预警，实时查看各现场情况；
现场分控站2实现监测预警情况控制现场设备，有主动和被动两种模式，即出现问题主动分离管道并上报现场数据给中控调度服务器3，或被动接受由中控调度服务器3发出的分离指令对管道线路进行分离；
管线运行监控模块实现各类传感器数据的实时采集、向现场分控站2上报采集到的数据；
管道线路分离方法流程为：
首先，监控模块预警发现问题，并反馈给现场分控站2或中控调度服务器3；
其次，开启引流机制，现场分控站2或中控调度服务器3控制将管线内运输物引流到引流缓冲装置8内，通过控制阀门6封闭管道；
再次，通过分离装置7对管道安全分离；
通过引流缓冲，阀门封闭，分离装置分离，防止了堵塞爆炸二次事故；实行封闭后断脱，预防因泄露导致二次事故。
引流缓冲装置8实现在接到预警信息后，将现有管道内运输物引流到缓冲区应急存放，配合从源头切断物资供给达到防止管内运输堵塞、逐渐停止管线内运输的目的。
引流缓冲装置8在引流缓冲的同时，可以向中控调度服务器3上报状态信息，并由中控调度服务器3发送指令从源头处立即停止向管道内输送。
作为优选，当引流缓冲装置8一旦满源头仍未停止输送时，则启动溢流，强制向外排放。
引流缓冲装置8其容量和存储形态、容器耐受度要求，将根据管道内运输的不同物质进行定制，从而对进区物资进行安置，缓冲区满开始溢流排放；
管道线路分离为先封闭再分离，包含快速、安全两个方面分离；
探测传感模块的探测手段是多因素的，可通过敷设光纤、气体报警系统、火灾探测器等手段，但不限于火警、温度、压力、断裂、溢出等。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。