一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统的制作方法

本发明涉及危化品安全运输管理技术领域，涉及到一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统。

背景技术：

近年来危化品道路运输量逐年增加，主要包括易燃易爆油品、化学剂品、烟火爆竹等，危化品运输企业多、运输车辆庞大、从业人员复杂，这给危化品的安全监管带来了挑战。我国是石油与化工产品消费大国，随着经济的稳步发展，各行各业对石油的需求量越来越大，促使成品油运输愈加趋于常规化，油罐车在运输石油的过程中担当了重要角色，它将成品油由油库转运到加油站，供各行各业使用，由于成品油易燃易爆易挥发的性质，使油罐车在运输中存在很多安全隐患，极易引发安全事故，因此加强油罐车运输安全防控非常重要。

油罐车运输安全防控主要是防泄漏和防爆炸，目前的对油罐车运输安全防泄漏检测通常只是检测油罐是否出现溢油、漏油，而对油罐车运输安全防爆炸检测只是检查油罐车内是否有易燃物，监测水平低，没有考虑到油罐进、出油孔轻微的泄露现象，也无法根据油罐车的温度、压力、振动参数对油罐车的爆炸进行提前预测，鉴于此，本发明设计一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统，通过油孔泄露检测模块对油罐进、出油孔的油气泄露浓度进行实时监测，结合温度采集处理模块、压力检测处理模块和振动检测处理模块对油罐的内外温度、内外压力、振动速度进行检测，并综合以上因素，分析预测油罐车的爆炸系数，解决了背景技术提到的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统，包括油孔泄露检测模块、温度采集处理模块、压力检测处理模块、振动检测处理模块、泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块、存储数据库、中央服务器、预警模块和监控显示终端；

泄露等级分析模块与油孔泄露检测模块连接，爆炸系数分析模块分别与温度采集处理模块、压力检测处理模块和振动检测处理模块连接，中央服务器分别与泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块和存储数据库连接，预警模块与中央服务器连接，监控显示终端分别与泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块连接；

油孔泄露检测模块，包括油气检测器，用于对油罐车的进、出油孔的油气泄露浓度进行检测，其检测方法具体包括以下几个步骤：

s1：分别以油罐的进、出油孔为圆心，以距离油罐的进、出油孔不同远近距离为半径作同心圆，在油罐进、出油孔分别向外发出射线，射线与以进、出油孔为圆心的不同半径的各同心圆相交，其交点处作为进、出油孔检测点，进油孔各检测点按照距离进油孔不同远近距离的顺序进行编号，分别记为1,2,...,i,...n，进油孔各检测点按照距离出油孔不同远近距离的顺序进行编号，分别记为1′,2′,...,i′,...,n′；

s2：在油罐的进、出油孔各个检测点，分别安装油气检测器，检测油罐的进、出油孔各个检测点的油气泄露浓度，获得的进、出油孔各检测点油气泄露浓度值构成进、出油孔检测点油气泄露浓度集合c进(c进1,c进2,...,c进i,...,c进n)、c出′(c出1′,c出2′,...,c出i′,...,c出n′)，c进i表示为进油孔第i个检测点的油气泄露浓度，c出i′表示为出油孔第i′个检测点的油气泄露浓度；

s3：对进、出油孔检测点油气泄露浓度集合，统计进、出油孔油气泄露浓度均值，并将统计的进、出油孔平均油气泄露浓度发送至泄露等级分析模块；

泄露等级分析模块，用于接收油孔泄露检测模块发送的进、出油孔平均油气泄露浓度，提取存储数据库中存储的各油气泄露等级对应的油气泄露浓度，筛选进、出油孔的平均油气泄露浓度对应的油气泄露等级，泄露等级分析模块将进、出油孔平均油气泄露浓度发送至监控显示终端，并将将油罐的进、出油孔的泄露等级发送至中央服务器；

存储数据库，存储各油气泄露等级对应的油气泄露浓度，存储油罐各外温范围对应的温度影响系数，存储焊缝区域安全爆炸系数阈值和非焊缝区域安全爆炸系数阈值；

压力检测处理模块，包括若干压力传感器，用于对油罐的内压和外压进行检测，将整个油罐按照预设的划分方式，划分为若干检测子区域，若干压力传感器分别放置在各检测子区域的内侧和外侧，用于检测各检测子区域的内压和外压，将各检测子区域的内压和外压值进行对比，得到内外压力差，记为δp，各检测子区域的内外压力差构成检测子区域压力差集合δp(δp1,δp2,...,δpj,…,δpm)，δpj表示为第j个检测子区域的内外压力差，m表示为检测子区域的总数，根据各检测子区域是否存在焊缝，将检测子区域压力差集合分为焊缝区域压力差集合δp焊(δp焊1,δp焊2,...,δp焊k,...,δp焊l)和非焊缝区域压力差集合δp非(δp非1,δp非2,...,δp非g,...,δp非h),δp焊k表示为第k个焊缝检测子区域的压力差，δp非g表示为第g个非焊缝检测子区域的压力差，l表示为焊缝检测子区域的个数，h表示为非焊缝检测子区域的个数，且l+h＝m，将焊缝区域压力差集合中每个焊缝检测子区域的压力差与对应的该焊缝检测子区域的标准内外压力差进行对比，得到对比值，统计焊缝区域内外压力累积差，同上，统计非焊缝区域内外压力累积差，压力检测处理模块将统计的焊缝区域内外压力累积差和非焊缝区域内外压力累积差发送至爆炸系数分析模块；

温度采集处理模块，包括若干温度传感器，其分别安装在油罐的外侧和油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域内侧，用于检测油罐外温和油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域的内温，获得的各焊缝检测子区域的内温构成焊缝区域内温集合t焊(t焊1,t焊2,...,t焊k,...,t焊l)，获得的各非焊缝检测子区域的内温构成非焊缝区域内温集合t非(t非1,t非2,...,t非g,...,t非h)，温度采集处理模块将油罐外温、焊缝区域内温集合和非焊缝区域内温集合发送至爆炸系数分析模块；

振动检测处理模块，包括若干振动速度传感器，分别安装在油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域外侧，用于检测车辆行驶时，油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域的振动速度，获得的各焊缝检测子区域的振动速度构成焊缝区域振动速度集合v焊(v焊1,v焊2,...,v焊k,...,v焊l)，获得的各非焊缝检测子区域的振动速度构成非焊缝区域振动速度集合v非(v非1,v非2,...,v非g,...,v非h)，振动检测处理模块将焊缝区域振动速度集合和非焊缝区域振动速度集合发送至爆炸系数分析模块；

爆炸系数分析模块接收压力检测处理模块发送的焊缝区域内外压力累积差和非焊缝区域内外压力累积差，接收温度采集处理模块发送的油罐外温、焊缝区域内温集合和非焊缝区域内温集合，接收振动检测处理模块发送的焊缝区域振动速度集合和非焊缝区域振动速度集合，提取存储数据库中油罐各外温范围对应的温度影响系数，筛选该油罐外温对应的温度安全影响系数，将接收的焊缝区域内外压力累积差、焊缝区域内温集合和焊缝区域振动速度集合，统计焊缝区域爆炸系数，将接收的非焊缝区域内外压力累积差、非焊缝区域内温集合和非焊缝区域振动速度集合，统计非焊缝区域爆炸系数，爆炸系数分析模块将焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数发送至中央服务器；

中央服务器接收泄露等级分析模块发送的进、出油孔泄露等级，发送对应等级的预警控制指令至预警模块；

同时，中央服务器接收爆炸系数分析模块发送的焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数，分别与预设的焊缝区域安全爆炸系数阈值和非焊缝区域安全爆炸系数阈值进行对比，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的5％，中央服务器发送ⅰ级预警控制指令至预警模块，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的10％，中央服务器发送ⅱ级预警控制指令至预警模块，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的15％，中央服务器发送ⅲ级预警控制指令至预警模块；

预警模块，接收中央服务器发送的预警控制指令，进行不同等级的预警；

监控显示终端，用于接收泄露等级分析模块发送的进、出油孔平均油气泄露浓度和中央服务器发送的焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数，并显示。

优选地，进油孔平均油气泄露浓度的计算公式为c进i表示为进油孔第i个检测点的油气泄露浓度；出油孔平均油气泄露浓度的计算公式为c出i′表示为出油孔第i′个检测点的油气泄露浓度。

进一步地，预设的划分方式为对油罐的长和直径进行均匀等分，将油罐划分为若干体积相同且相互连接的检测子区域。

进一步地，焊缝区域内外压力累积差的计算公式为δp焊k表示为第k个焊缝检测子区域的压力差，δp焊0k表示为为第k个焊缝检测子区域的标准内外压力差，l表示为焊缝检测子区域的个数；

非焊缝区域内外压力累积差的计算公式为δp非g表示为第g个非焊缝检测子区域的压力差，δp非0g表示为为第g个非焊缝检测子区域的标准内外压力差，h表示为非焊缝检测子区域的个数。

进一步地，焊缝区域爆炸系数的计算公式d焊表示为焊缝区域内外压力累积差，λt表示为检测的油罐外温对应的温度影响系数，t焊k表示为第k个焊缝检测子区域的内温，v焊k表示为第k个焊缝检测子区域的振动速度，l表示为焊缝检测子区域的个数；

非焊缝区域爆炸系数的计算公式d非表示为非焊缝区域内外压力累积差，λt表示为检测的油罐外温对应的温度影响系数，t非g表示为第g个非焊缝检测子区域的内温，v非g表示为第g个非焊缝检测子区域的振动速度，h表示为非焊缝检测子区域的个数。

进一步地，ⅰ级预警方式为语音播报，ⅱ级预警方式为蜂鸣器预警，ⅲ级预警方式为声光预警。

有益效果：

(1)本发明通过油孔泄露检测模块对油罐进、出油孔的油气泄露浓度进行实时监测，结合温度采集处理模块、压力检测处理模块和振动检测处理模块对油罐的内外温度、内外压力、振动速度进行检测，并综合以上因素，分析油罐车的爆炸系数，并根据管道的爆炸系数与安全爆炸系数阈值进行对比，进行不同级别的报警，实现了对油罐车安全运输的有效监测，提高了监测水平，能够对油罐的爆炸现象进行提前预测，最大化地降低因油罐爆炸引发的安全事故，有效保障了油罐运输过程中的安全性。

(2)本发明通过在油孔泄露检测模块，以进、出油孔为中心，向外发散性地布设多个检测点进行油气泄露浓度检测，使检测的油气泄露浓度更接近真实值，避免单个检测点造成的油气泄露浓度检测误差现象。

(3)本发明根据油罐各检测子区域所属区域是否有焊缝，将油罐分为焊缝区域和非焊缝区域，并分区域统计焊缝区域和非焊缝区域的爆炸系数，同时根据油罐焊缝区域和非焊缝区域本身防爆要求不同，设定焊缝区域安全爆炸系数阈值和非焊缝区域安全爆炸系数阈值，避免用相同的安全爆炸系数阈值对油罐的爆炸系数进行对比分析，体现了系统的合理性和智能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模块示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据的危化品运输安全实时监测预警管理系统，包括油孔泄露检测模块、温度采集处理模块、压力检测处理模块、振动检测处理模块、泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块、存储数据库、中央服务器、预警模块和监控显示终端。

泄露等级分析模块与油孔泄露检测模块连接，爆炸系数分析模块分别与温度采集处理模块、压力检测处理模块和振动检测处理模块连接，中央服务器分别与泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块和存储数据库连接，预警模块与中央服务器连接，监控显示终端分别与泄露等级分析模块、爆炸系数分析模块连接。

油孔泄露检测模块，包括油气检测器，用于对油罐车的进、出油孔的油气泄露浓度进行检测，其检测方法包括以下几个步骤：

s1：分别以油罐的进、出油孔为圆心，以距离油罐的进、出油孔不同远近距离为半径作同心圆，在油罐进、出油孔分别向外发出射线，射线与以进、出油孔为圆心的不同半径的各同心圆相交，其交点处作为进、出油孔检测点，进油孔各检测点按照距离进油孔不同远近距离的顺序进行编号，分别记为1,2,...,i,...n，进油孔各检测点按照距离出油孔不同远近距离的顺序进行编号，分别记为1′,2′,...,i′,...,n′，多个检测点的布设使检测的油气泄露浓度更接近真实值，避免单个检测点造成的油气泄露浓度检测误差现象；

s2：在油罐的进、出油孔各个检测点，分别安装油气检测器，检测油罐的进、出油孔各个检测点的油气泄露浓度，获得的进、出油孔各检测点油气泄露浓度值构成进、出油孔检测点油气泄露浓度集合c进(c进1,c进2,...,c进i,...,c进n)、c出′(c出1′,c出2′,...,c出i′,...,c出n′)，c进i表示为进油孔第i个检测点的油气泄露浓度，c出i′表示为出油孔第i′个检测点的油气泄露浓度；

s3：对进、出油孔检测点油气泄露浓度集合，统计进、出油孔油气泄露浓度均值，其中进油孔平均油气泄露浓度的计算公式为c进i表示为进油孔第i个检测点的油气泄露浓度，出油孔平均油气泄露浓度的计算公式为c出i′表示为出油孔第i′个检测点的油气泄露浓度，并将统计的进、出油孔平均油气泄露浓度发送至泄露等级分析模块。

存储数据库，存储各油气泄露等级对应的油气泄露浓度，存储油罐各外温范围对应的温度影响系数，存储焊缝区域安全爆炸系数阈值和非焊缝区域安全爆炸系数阈值。

泄露等级分析模块，用于接收油孔泄露检测模块发送的进、出油孔平均油气泄露浓度，提取存储数据库中存储的各油气泄露等级对应的油气泄露浓度，筛选进、出油孔的平均油气泄露浓度对应的油气泄露等级，泄露等级分析模块将进、出油孔平均油气泄露浓度发送至监控显示终端，并将将油罐的进、出油孔的泄露等级发送至中央服务器。

压力检测处理模块，包括若干压力传感器，用于对油罐的内压和外压进行检测，将整个油罐的长和直径进行均匀等分，将油罐划分为若干体积相同且相互连接的检测子区域，若干压力传感器分别放置在各检测子区域的内侧和外侧，用于检测各检测子区域的内压和外压，将各检测子区域的内压和外压值进行对比，得到内外压力差，记为δp，各检测子区域的内外压力差构成检测子区域压力差集合δp(δp1,δp2,...,δpj,...,δpm)，δpj表示为第j个检测子区域的内外压力差，m表示为检测子区域的总数，根据各检测子区域所属区域是否存在焊缝，将检测子区域压力差集合分为焊缝区域压力差集合δp焊(δp焊1,δp焊2,...,δp焊k,...,δp焊l)和非焊缝区域压力差集合δp非(δp非1,δp非2,...,δp非g,...,δp非h),δp焊k表示为第k个焊缝检测子区域的压力差，δp非g表示为第g个非焊缝检测子区域的压力差，l表示为焊缝检测子区域的个数，h表示为非焊缝检测子区域的个数，且l+h＝m，将焊缝区域压力差集合中每个焊缝检测子区域的压力差与对应的该焊缝检测子区域的标准内外压力差进行对比，得到对比值，统计焊缝区域内外压力累积差δp焊k表示为第k个焊缝检测子区域的压力差，δp焊0k表示为为第k个焊缝检测子区域的标准内外压力差，l表示为焊缝检测子区域的个数，将非焊缝区域压力差集合中每个非焊缝检测子区域的压力差与对应的该非焊缝检测子区域的标准内外压力差进行对比，得到对比值，统计非焊缝区域内外压力累积差δp非g表示为第g个非焊缝检测子区域的压力差，δp非0g表示为为第g个非焊缝检测子区域的标准内外压力差，h表示为非焊缝检测子区域的个数，内外压力累积差越大，油罐越易爆炸，压力检测处理模块将统计的焊缝区域内外压力累积差和非焊缝区域内外压力累积差发送至爆炸系数分析模块。

温度采集处理模块，包括若干温度传感器，其分别安装在油罐的外侧和油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域内侧，用于检测油罐外温和油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域的内温，获得的各焊缝检测子区域的内温构成焊缝区域内温集合t焊(t焊1,t焊2,...,t焊k,...,t焊l)，获得的各非焊缝检测子区域的内温构成非焊缝区域内温集合t非(t非1,t非2,...,t非g,...,t非h)，温度采集处理模块将油罐外温、焊缝区域内温集合和非焊缝区域内温集合发送至爆炸系数分析模块。

振动检测处理模块，包括若干振动速度传感器，分别安装在油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域外侧，用于检测车辆行驶时，油罐各个焊缝检测子区域及非焊缝检测子区域的振动速度，获得的各焊缝检测子区域的振动速度构成焊缝区域振动速度集合v焊(v焊1,v焊2,...,v焊k,...,v焊l)，获得的各非焊缝检测子区域的振动速度构成非焊缝区域振动速度集合v非(v非1,v非2,...,v非g,...,v非h)，振动检测处理模块将焊缝区域振动速度集合和非焊缝区域振动速度集合发送至爆炸系数分析模块。

爆炸系数分析模块接收压力检测处理模块发送的焊缝区域内外压力累积差和非焊缝区域内外压力累积差，接收温度采集处理模块发送的油罐外温、焊缝区域内温集合和非焊缝区域内温集合，接收振动检测处理模块发送的焊缝区域振动速度集合和非焊缝区域振动速度集合，提取存储数据库中油罐各外温范围对应的温度影响系数，筛选该油罐外温对应的温度安全影响系数，将接收的焊缝区域内外压力累积差、焊缝区域内温集合和焊缝区域振动速度集合，统计焊缝区域爆炸系数d焊表示为焊缝区域内外压力累积差，λt表示为检测的油罐外温对应的温度影响系数，t焊k表示为第k个焊缝检测子区域的内温，v焊k表示为第k个焊缝检测子区域的振动速度，l表示为焊缝检测子区域的个数，将接收的非焊缝区域内外压力累积差、非焊缝区域内温集合和非焊缝区域振动速度集合，统计非焊缝区域爆炸系数d非表示为非焊缝区域内外压力累积差，λt表示为检测的油罐外温对应的温度影响系数，油罐外温越高，其对油罐爆炸的影响越大，t非g表示为第g个非焊缝检测子区域的内温，v非g表示为第g个非焊缝检测子区域的振动速度，h表示为非焊缝检测子区域的个数，爆炸系数越高，表明油罐发生爆炸的可能性越大，爆炸系数分析模块将焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数发送至中央服务器和监控显示终端。

中央服务器接收泄露等级分析模块发送的进、出油孔泄露等级，发送对应等级的预警控制指令至预警模块。

同时，中央服务器接收爆炸系数分析模块发送的焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数，分别与预设的焊缝区域安全爆炸系数阈值和非焊缝区域安全爆炸系数阈值进行对比，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的5％，中央服务器发送ⅰ级预警控制指令至预警模块，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的10％，中央服务器发送ⅱ级预警控制指令至预警模块，若焊缝区域爆炸系数或非焊缝区域爆炸系数大于对应该区域的安全爆炸系数阈值的15％，中央服务器发送ⅲ级预警控制指令至预警模块。

预警模块，接收中央服务器发送的预警控制指令，进行不同等级的预警，ⅰ级预警方式为语音播报，ⅱ级预警方式为蜂鸣器预警，ⅲ级预警方式为声光预警。

监控显示终端，安装在驾驶室内，用于接收泄露等级分析模块发送的进、出油孔平均油气泄露浓度和爆炸系数分析模块发送的焊缝区域爆炸系数和非焊缝区域爆炸系数，并显示，便于驾驶员直观地了解油罐的泄露和爆炸相关参数，并能针对性采取必要措施。

本发明通过油孔泄露检测模块对油罐进、出油孔的油气泄露浓度进行实时监测，结合温度采集处理模块、压力检测处理模块和振动检测处理模块对油罐的内外温度、内外压力、振动速度进行检测，并综合以上因素，分析油罐车的爆炸系数，并根据管道的爆炸系数与安全爆炸系数阈值进行对比，进行不同级别的报警，实现了对油罐车安全运输的有效监测，提高了监测水平，能够对油罐的爆炸现象进行提前预测，最大化地降低因油罐爆炸引发的安全事故，有效保障了油罐运输过程中的安全性。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。