一种LNG储罐结构智能监测系统的制作方法

本发明涉及一种lng储罐结构智能监测系统，属于lng储罐监测评估领域。

背景技术：

1、lng储罐是接收站内最重要和投资最大的单体结构，内部存储大量超低温液化天然气，其结构稳定性在建设和运营阶段至关重要，直接影响接收站和周围环境的安全。自2006年大鹏lng接收站投产至今，中国lng储罐的最长运营时间已经达到16年，超过设计寿命的60％。目前国内已建成储罐超过100座，在建和规划建设的数量超过50座，随着大量储罐的建成和投产运营，未来会有更多储罐接近和超过设计寿命。

2、目前针对lng储罐结构健康状态的研究和工程化应用较少，传统监测和评估系统难以充分判断结构安全健康状态，亟需建立基于监测数据和人工智能算法的结构状态评价体系。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种lng储罐结构智能监测系统，其设计合理，智能化程度高，运行安全稳定高效，解决传统结构监测和状态评估系统测点有限、成本高、数据处理能力有限、安全性低、耐腐蚀性差和智能性不足等缺点，实现针对lng储罐结构的全寿命周期高效可行的结构状态监测和评估。

2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种lng储罐结构智能监测系统，包括：状态监测模块、数字信息化模块和智能化后处理模块；所述状态监测模块，用于对lng储罐结构的监测数据进行采集和监测；所述数字信息化模块，根据所述状态监测模块采集的监测数据建立可视化模型，根据所述可视化模型，结合用户输入信息，进行可视化显示；所述智能化后处理模块，用于通过有限元模型对所述状态监测模块采集的监测数据进行计算，根据计算结果进行lng储罐结构健康状态评价，并将计算结果和所述结构健康状态评价在所述数字信息化模块中显示。

3、进一步，所述状态监测模块包括传感器单元、数据采集处理单元、数据传输单元和数据存储管理单元；所述传感器单元设置于lng储罐结构内部或表面，用于对结构的监测数据进行监测；所述数据采集处理单元，用于根据种类和监测点位置，将所述传感器单元分成若干区域，将不同所述区域内的传感器集成到多个集成点，在通过所述数据传输单元将各个所述集成点的监测数据传输至调制设备；所述数据传输单元，用于传输所述传感器单元和所述数据采集处理单元中的监测数据；所述数据存储管理单元，用于存储所述调制设备输出的监测数据。

4、进一步，所述传感器单元为基于布里渊散射光频域分析的分布式光纤、密集分布式光纤光栅、弱光纤光栅、mems加速度振动传感或三分量力平衡加速度传感中的一种或几种。

5、进一步，所述数字信息化模块包括储罐数字信息化模型单元、储罐结构孪生运行可视化单元和储罐信息化管理单元；所述储罐数字信息化模型单元，用于根据bim标准、lng储罐结构和设备信息建立储罐结构数字信息化模型；所述储罐结构孪生运行可视化单元，用于根据所述储罐结构数字信息化模型和三维图形实现模型轻量化流量；所述储罐信息化管理单元，用于进行人机互动，实现信息查阅与调用窗口，储罐相关预警信息实时推送、移动巡检。

6、进一步，所述储罐结构孪生运行可视化单元能够实现储罐桩基础应力监测系统数据三维展示、预应力索力监测系统数据三维展示、储罐预应力监测系统数据三维展示、储罐外罐应力监测系统数据三维展示、储罐顶梁框架应力监测系统数据三维展示、地温场监测系统数据三维展示、储罐结构沉降监测系统数据三维展示、储罐振动监测系统数据三维展示、储罐风速风向监测系统数据三维展示、储罐三维可视化模型及周边展示、结构构件数据信息展示、相关阈值及预警信息展示与可视化模型定位、智能孪生分析结果三维云图展示和服役状态评估结果展示。

7、进一步，所述储罐信息化管理单元为移动端app监测报警装置，所述移动端app监测报警装置实时获取传感器单元中获得的监测数据，并提供所述监测数据图表可视化展示，并调整所述监测数据的阈值，实时接收所述监测数据的异常警报。

8、进一步，所述智能化后处理模块包括参数化有限元模型单元、储罐有限元模拟实时计算单元和储罐结构健康状态评价单元；所述参数化有限元模型单元，用于根据全局结构分析和局部构件分析的不同分析需求，自动调整有限元模型；所述储罐有限元模拟实时计算单元，用于根据所述有限元模型建立模拟结果数据集；所述储罐结构健康状态评价单元，用于根据所述监测数据和模拟结果数据集对储罐的结构健康状态进行在线评估并给出储罐的结构健康状态等级。

9、进一步，所述有限元模型调整方法为：定义材料属性、单元类型，然后根据图纸和简化理论建立几何模型，进行网格划分；将荷载输入所述几何模型，通过多源异构数据转换和参数化前后处理算法进行计算；建立所述多源异构数据的数据表示和交换机制，完成不同设计场景下的多源异构数据融合转换与无缝应用；创建拆分面，在表面的某一部分进行加载和施加约束条件；按照不同的考虑原则，对工况及荷载组合进行统计分析。

10、进一步，所述建立所述多源异构数据的数据表示和交换机制的方法为：就近搜索算法快速建立树节点对应关系；利用关系型数据库技术读取不同设计场景中的树形机构，以左右布局框架的可视化界面对相应的机构进行映射操作，并以可视化连线表示映射状态；刷新状态时根据树形机构特性，利用就近搜索算法快速定位相应的机构树节点，实现异构数据的标准化处理，包括对多源异构数据的数据类型进行统一整理和对异构数据内容利用转换关系进行匹配转换；所述在表面的某一部分进行加载和施加约束条件的方法包括：通过从模板中选定截面来创建梁单元模型；建共享节点模型，建立装配体共享节点模型的建立；设在流体仿真时生成液体的包围区域；修复模型中破损、有缺陷的表面；建立网格划分尺寸，设定划分方法，对所建的lng储罐模型进行网格剖分；通过在封闭空间内指定流体区域，自动生成流体区域网格；创建有限元模型的转换。

11、进一步，根据所述监测数据和模拟结果数据集对储罐的结构健康状态进行在线评估并给出储罐的结构健康状态等级的方法为：将各项指标的检测数据作为输入模糊神经网络，对所述模糊神经网络进行训练，将待测的检测数据输入训练好的神经网络得到代表专家的评价结果，完成对lng储罐结构的健康状态的评价。

12、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

13、1、lng储罐结构智能监测系统安全稳定，耐久性好，造价低廉，能够实现lng储罐结构全生命周期智能化监测和评估；lng储罐结构智能监测系统数据处理分析能力更强；lng储罐结构智能监测系统环境适应能力强，能够适应低温和腐蚀性环境工况；

14、2、lng储罐结构智能监测系统能够实现多场耦合条件下的评估需求；

15、3、lng储罐结构智能监测系统能够实现lng储罐结构数字孪生和物理状态预测；

16、4、lng储罐结构智能监测系统能够建立基于实测数据的lng储罐结构健康状态评价体系。

技术特征：

1.一种lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，包括：状态监测模块、数字信息化模块和智能化后处理模块；

2.如权利要求1所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述状态监测模块包括传感器单元、数据采集处理单元、数据传输单元和数据存储管理单元；

3.如权利要求2所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述传感器单元为基于布里渊散射光频域分析的分布式光纤、密集分布式光纤光栅、弱光纤光栅、mems加速度振动传感或三分量力平衡加速度传感中的一种或几种。

4.如权利要求2所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述数字信息化模块包括储罐数字信息化模型单元、储罐结构孪生运行可视化单元和储罐信息化管理单元；

5.如权利要求4所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述储罐结构孪生运行可视化单元能够实现储罐桩基础应力监测系统数据三维展示、预应力索力监测系统数据三维展示、储罐预应力监测系统数据三维展示、储罐外罐应力监测系统数据三维展示、储罐顶梁框架应力监测系统数据三维展示、地温场监测系统数据三维展示、储罐结构沉降监测系统数据三维展示、储罐振动监测系统数据三维展示、储罐风速风向监测系统数据三维展示、储罐三维可视化模型及周边展示、结构构件数据信息展示、相关阈值及预警信息展示与可视化模型定位、智能孪生分析结果三维云图展示和服役状态评估结果展示。

6.如权利要求4所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述储罐信息化管理单元为移动端app监测报警装置，所述移动端app监测报警装置实时获取传感器单元中获得的监测数据，并提供所述监测数据图表可视化展示，并调整所述监测数据的阈值，实时接收所述监测数据的异常警报。

7.如权利要求1所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述智能化后处理模块包括参数化有限元模型单元、储罐有限元模拟实时计算单元和储罐结构健康状态评价单元；

8.如权利要求7所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述有限元模型调整方法为：

9.如权利要求8所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，所述建立所述多源异构数据的数据表示和交换机制的方法为：

10.如权利要求7所述的lng储罐结构智能监测系统，其特征在于，根据所述监测数据和模拟结果数据集对储罐的结构健康状态进行在线评估并给出储罐的结构健康状态等级的方法为：

技术总结
本发明属于LNG储罐监测评估领域，涉及一种LNG储罐结构智能监测系统，包括：状态监测模块，用于对LNG储罐结构的监测数据进行采集和监测；数字信息化模块，根据状态监测模块采集的监测数据建立可视化模型，根据可视化模型，结合用户输入信息，进行可视化显示；智能化后处理模块，用于通过有限元模型对状态监测模块采集的监测数据进行计算，根据计算结果进行LNG储罐结构健康状态评价，并将计算结果和所述结构健康状态评价在所述数字信息化模块中显示。其设计合理，智能化程度高，运行安全稳定高效，解决传统结构监测和状态评估系统测点有限、成本高、数据处理能力有限、安全性低、耐腐蚀性差和智能性不足等缺点。

技术研发人员：张超,肖立,赵铭睿,扬帆,刘洋,张博超,陈团海,段品佳,李宇航,黄欢,夏梦莹,计宁宁,李欣欣
受保护的技术使用者：中海石油气电集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16