天然气长输管道泄漏检测报警方法及系统与流程

本发明涉及管道检测报警，具体涉及天然气长输管道泄漏检测报警方法及系统。

背景技术：

1、天然气是一种重要的能源资源，广泛用于供暖、发电、工业生产和家庭用途，为了满足能源需求，天然气通常需要从生产地点运输到消费地点，这就需要建设大规模的长输管道系统，这些管道系统可以跨越数百甚至数千公里，跨越不同地理条件和地形；

2、天然气管道的泄漏可能会导致严重的安全问题和环境影响，泄漏的原因可以包括管道的损坏、腐蚀、操作错误或恶劣天气条件，泄漏的天然气是一种可燃气体，容易引发火灾和爆炸，此外，泄漏的天然气也可能对环境造成污染，影响周围的土壤和水体。

3、现有技术存在以下不足：

4、现有的报警系统通常时在检测到天然气管道泄露后向送气中心报警，再由送气中心截断天然气的输送并对管道进行维修，然而，报警系统对天然气管道泄露无预测处理，在实际应用中，当天然气面向工业生产(如钢铁生产、玻璃制造、陶瓷生产和化学工程)使用时，断开天然气会导致生产中断，可能会造成产品质量下降或增加资源浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供天然气长输管道泄漏检测报警方法及系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：天然气长输管道泄漏检测报警系统，包括采集模块、传输模块、分析模块、识别模块、调节模块、警报模块、控制模块、记录模块；

3、采集模块：用于监测天然气管道的多源数据；

4、传输模块：收集来自采集模块的多源数据，对多源数据进行预处理；

5、分析模块：对多源数据进行综合分析后，预测天然气管道输送天然气未来是否存在泄露现象；

6、识别模块：利用预测结果来识别天然气管道未来是否存在泄露现象，若预测天然气管道未来存在泄露现象，识别泄露的紧急性；

7、调节模块：当识别天然气管道未来泄露缓和时，自动调节天然气管道的天然气输送量；

8、警报模块：当识别天然气管道未来泄露紧急时，向控制模块发送紧急指令；

9、控制模块：收到紧急指令后，自动控制天然气阀门关闭，停止天然气输送；

10、记录模块：存储多源数据、天然气输送量调节信息以及天然气阀门控制信息。

11、优选的，所述分析模块对多源数据进行综合分析，多源数据包括天然气浓度偏差指数、管道振动频率以及管道破损度。

12、优选的，所述分析模块综合计算天然气浓度偏差指数、管道振动频率以及管道破损度后得到管道系数gdx，表达式为：

13、

14、式中，cgi为天然气浓度偏差指数，hz为管道振动频率，ps为管道破损度，α、β、γ分别为天然气浓度偏差指数、管道振动频率以及管道破损度的比例系数，且α、β、γ均大于0。

15、优选的，获取管道系数gdx值后，所述分析模块将管道系数gdx值与预设的第一预警阈值以及第二预警阈值进行对比，且第一预警阈值小于第二预警阈值；

16、若管道系数gdx值＞第二预警阈值或第一预警阈值＜管道系数gdx值≤第二预警阈值，所述分析模块预测天然气管道输送天然气未来存在泄露现象；

17、若管道系数gdx值≤第一预警阈值，所述分析模块预测天然气管道输送天然气未来不存在泄露现象。

18、优选的，若管道系数gdx值＞第二预警阈值，预测天然气管道输送天然气未来存在泄露现象，所述识别模块识别天然气管道未来泄露紧急；

19、若第一预警阈值＜管道系数gdx值≤第二预警阈值，预测天然气管道输送天然气未来存在泄露现象，所述识别模块识别天然气管道未来泄露缓和。

20、优选的，所述当识别天然气管道未来泄露缓和时，调节模块自动调节天然气管道的天然气输送量，计算表达式为：

21、

22、式中，slx为调节后的天然气输送量，slc为初始天然气输送量，gdx为管道系数；

23、获取调节后的天然气输送量后，送气中心控制管道以调节后的天然气输送量输送天然气；

24、当识别天然气管道未来泄露紧急时，警报模块向控制模块发送紧急指令，并向管理员发送警报信号。

25、优选的，所述天然气浓度偏差指数的计算表达式为：

26、

27、式中，cgi为天然气浓度偏差指数，表示然气管道中实际测量的不同天然气样本的天然气浓度，yi为标准天然气浓度。

28、优选的，所述管道振动频率的计算表达式为：

29、hz＝1/fz；

30、式中，hz为管道振动频率，fz为从频谱中识别出的振动频率的周期。

31、优选的，所述管道破损度的计算表达式为：

32、ps＝(m2-m1)/m2；

33、式中，ps为管道破损度，m2表示管道的初始物理状态，m1表示当前监测到的物理状态。

34、本发明还提供天然气长输管道泄漏检测报警方法，所述报警方法包括以下步骤：

35、s1：在管道安装传感器用于监测多源数据，对多源数据进行预处理；

36、s2：处理端综合分析多源数据进行后，预测天然气管道输送天然气未来是否存在泄露现象；

37、s3：利用预测结果来识别天然气管道未来是否存在泄露现象；

38、s4：若预测天然气管道未来存在泄露现象，识别泄露的紧急性；

39、s5：当识别天然气管道未来泄露缓和时，自动调节天然气管道的天然气输送量，当识别天然气管道未来泄露紧急时，自动控制天然气阀门关闭，停止天然气输送；

40、s6：数据库存储多源数据、天然气输送量调节信息以及天然气阀门控制信息。

41、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

42、本发明通过分析模块对多源数据进行综合分析后，预测天然气管道输送天然气未来是否存在泄露现象，识别模块利用预测结果来识别天然气管道未来是否可能存在泄露现象，若预测天然气管道未来存在泄露现象，识别泄露的紧急性，当识别天然气管道未来泄露缓和时，调节模块自动调节天然气管道的天然气输送量，当识别天然气管道未来泄露紧急时，警报模块向控制模块发送紧急指令，控制模块收到紧急指令后，自动控制天然气阀门关闭，停止天然气输送。该报警系统有效对天然气管道泄露进行预测，并且依据预测结果选择调节天然气输送量或控制停止天然气输送，不仅保障天然气管道的安全使用，而且提前进行控制有效减轻企业受到的损失。

技术特征：

1.天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：包括采集模块、传输模块、分析模块、识别模块、调节模块、警报模块、控制模块、记录模块；

2.根据权利要求1所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述分析模块对多源数据进行综合分析，多源数据包括天然气浓度偏差指数、管道振动频率以及管道破损度。

3.根据权利要求2所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述分析模块综合计算天然气浓度偏差指数、管道振动频率以及管道破损度后得到管道系数gdx，表达式为：

4.根据权利要求3所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：获取管道系数gdx值后，所述分析模块将管道系数gdx值与预设的第一预警阈值以及第二预警阈值进行对比，且第一预警阈值小于第二预警阈值；

5.根据权利要求4所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：若管道系数gdx值＞第二预警阈值，预测天然气管道输送天然气未来存在泄露现象，所述识别模块识别天然气管道未来泄露紧急；

6.根据权利要求5所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述当识别天然气管道未来泄露缓和时，调节模块自动调节天然气管道的天然气输送量，计算表达式为：

7.根据权利要求6所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述天然气浓度偏差指数的计算表达式为：

8.根据权利要求7所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述管道振动频率的计算表达式为：

9.根据权利要求8所述的天然气长输管道泄漏检测报警系统，其特征在于：所述管道破损度的计算表达式为：

10.天然气长输管道泄漏检测报警方法，通过权利要求1-9任一项所述的报警系统实现，其特征在于：所述报警方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了天然气长输管道泄漏检测报警方法及系统，涉及管道检测报警技术领域，分析模块对多源数据进行综合分析后，预测天然气管道输送天然气未来是否存在泄露现象，若预测天然气管道未来存在泄露现象，识别泄露的紧急性，当识别天然气管道未来泄露缓和时，调节模块自动调节天然气管道的天然气输送量，当识别天然气管道未来泄露紧急时，警报模块向控制模块发送紧急指令，控制模块收到紧急指令后，自动控制天然气阀门关闭，停止天然气输送。该报警系统有效对天然气管道泄露进行预测，并且依据预测结果选择调节天然气输送量或控制停止天然气输送，不仅保障天然气管道的安全使用，而且提前进行控制有效减轻企业受到的损失。

技术研发人员：赵文祥,宁苇海,戴智勇,李建军
受保护的技术使用者：江西省天然气集团有限公司管道分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17