专利名称：一种腐蚀预测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种预测地下燃气管道腐蚀情况的装置。 技术背景
随着石油、天然气管道的不断铺设，油气输送管道的风险管理已 经引起了全世界的广大关注，尤其是地下燃气管道的腐蚀情况，对整 个管网的安全运行十分重要。
埋地钢质管道腐蚀数据庞杂多样，管理工作难度大，且不易对重 点管段进行有目的的重点监督和检测等实际问题而设计，不能实现燃 气管道的风险管理。
目前国内关于地下钢质燃气管网管道腐蚀泄漏抢险是被动的应 急维修方法，但埋地钢质管道腐蚀数据庞杂多样，管理工作难度大， 且不易对重点管段进行有目的的重点监督和检测等实际问题而设计， 尚没有很好的预测系统实现地下钢质燃气管网管道腐蚀预警等主动 管理，不能实现燃气管道的风险管理，与城市燃气事业的蓬勃发展不 相适应。
随着计算机科学技术的不断发展，使得利用计算机系统功能模块 集成应用于地下燃气管道腐蚀情况的预测成为可能。本申请人期望发 明一种系统装置来完成地下燃气管道腐蚀情况的监测、分析运算、得 到合适的处理结果解决目前地下燃气管道的被动应急维修现状。 实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种腐蚀预测装置，利用通过网络相 联接的各个单元，针对城市燃气网埋于地下的钢质管道进行腐蚀预
为了实现上述目的，采用的技术方案如下
提供一种腐蚀预测装置，包括地下燃气管道腐蚀状态测量单元、 录入单元和预测单元；所述地下燃气管道腐蚀状态测量单元与录入单 元通过数据线相连接；所述录入单元通过网络与预测单元相连接；所 述装置还包括输出单元。
所述输出单元包括打印机、报警装置或显示设备。
所述预测单元通过管道腐蚀数据管理模块、管道腐蚀预测管理模 块和系统管理模块的协作完成腐蚀预测工作。
所述管道腐蚀数据管理模块包括数据输入和输出模块、数据查询 模块、图表分析模块和相片管理模块。
所述管道腐蚀预测管理模块包括灰色GM(1，1)预测模块和指数 回归预测模块。
录入单元和预测单元可以通过局域网相连接，也可以通过互联网 相连接。
地下燃气管道腐蚀状态测量单元包括常规的检测仪器，测量的数 据包括管道施工概况、管道相关单位、管道介质特性、管道防腐层施 工质检、管材特性参数、管道阴极保护原始参数、管道运行参数；
采集的数据通过数据线输入录入单元，通过局域网或互联网登陆 后输入预测单元。预测单元通过模块之间的协作对数据进行处理，并输出处理结果。
预测单元中的管道腐蚀数据管理模块，其设置有数据库存储管道 的基础数据和腐蚀数据，实现对管道腐蚀信息的动态管理；管道腐蚀 预测管理模块对管道腐蚀深度，管道剩余壁厚以及管道腐蚀剩余寿命 的腐蚀参数进行估算和预测；系统管理模块通过系统用户的管理及数 据库管理实现对整个系统的管理和维护。
灰色GM(1,1)预测模块对给定时刻的腐蚀数据进行定量预测，指 数回归预测模块利用指数回归模型对腐蚀数据做出趋势性的定量预
灰色GM(1,1)预测模块所采用的腐蚀数据既可以是等时间序列 的，也可以是非等时间序列的。
灰色GM(1，1)预测模块还根据残差检验结果和后验差检验结果 来判断灰色GM(1，1)建模精度。
管道腐蚀预测管理模块还实现查看预测记录、保存结果、査看图 形、导出EXCEL操作。
管道腐蚀数据管理模块对管道腐蚀信息的动态管理包括管道基 础腐蚀数据管理和管道腐蚀检测数据管理；所述管道基础腐蚀数据管 理包括对管道施工概况、管道相关单位、管道介质特性、管道防腐层 施工质检、管材特性参数、管道阴极保护原始参数、管道运行参数的 管理；所述管道腐蚀检测数据管理包括对土壤腐蚀环境、杂散电流干 扰、管道阴极保护现状、管道腐蚀抢险维修记录、管道防腐层检测、 管道开挖腐蚀状况分析结果的管理。本实用新型的有益效果是
本实用新型针通过一套完整的装置、尤其是预测单元中的管道腐 蚀数据管理模块、管道腐蚀预测管理模块、系统管理模块的分工协调 管理，克服了现有技术无法有效针对埋地钢质管道腐蚀数据庞杂多 样，且不易实现对重点管段进行有目的地重点监督和检测等实际问题 的管理。本实用新型既对埋地钢质管道腐蚀数据进行有效管理，预测 单元中设置的灰色GM(1，1)预测模块、指数回归预测模块两种腐蚀预 测模型对管道腐蚀深度，管道剩余壁厚以及管道腐蚀剩余寿命等一系 列重要的腐蚀参数进行准确的估算和预测，预测结果可为管道维护的 管理者提供决策支持。
图1为本实用新型的系统结构示意图
图2本实用新型预测单元中的模块结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。 实施例1
在广州市煤气公司所辖地下钢质燃气管网管道进行本实用新型 装置的试点实验。
如附图1所示的一种腐蚀预测装置，包括地下燃气管道腐蚀状态
测量单元1、录入单元2和预测单元3;所述地下燃气管道腐蚀状态
测量单元1与录入单元2通过数据线4相连接；所述录入单元2通过 网络5与预测单元3相连接。地下燃气管道腐蚀状态测量单元1包括常规使用的测量仪器6和 监控仪器7;本实施例中录入单元2为电子计算机，预测单元3为计 算机系统，包括管道腐蚀数据管理模块8、管道腐蚀预测管理模块13、 系统管理模块16。
所述管道腐蚀数据管理模块8包括数据输入和输出模块9、数据 查询模块IO、图表分析模块11和相片管理模块12，所述腐蚀预测管 理模块13包括灰色GM(1，1)预测模块14和指数回归预测模块15，所 述系统管理模块16包括修改密码模块17、增加用户模块18和删除 用户模块19、数据初始化模块20和数据库维护模块21。
预测单元3中各个模块进行协作的过程详细说明如下
1、管道腐蚀数据管理模块8
所述管道腐蚀数据管理模块8将埋地钢质燃气管道的基础数据 和腐蚀检测数据建立数据库，基础数据包括对管道施工概况、管道相 关单位、管道介质特性、管道防腐层施工质检、管材特性参数、管道 阴极保护原始参数、管道运行参数等七个方面的数据，腐蚀检测数据 包括对土壤腐蚀环境、杂散电流干扰、管道阴极保护现状、管道腐蚀 抢险维修记录、管道防腐层检测、管道开挖腐蚀状况分析结果等六个 方面的数据；管理者可通过命令操作设备，进行增加、删除、修改、 保存、更新等数据库操作，并可实现数据的Excel导入和导出以及文 本格式的导出；管理员可根据实际情况，不断更新完善数据库，从而 实现对管道腐蚀信息的动态管理。按照执行方式和信息类型的不同， 具体又可细分为以下四个子模块(1) 数据输入/输出模块9
该模块提供硬件输入设备驱动接口 ，通过该驱动接口从外界硬件 设备进行手动或自动的数据录入。
该模块同时提供用户操作界面，用于用户直接对管道基础腐蚀数 据和管道腐蚀检测数据两大类数据进行添加、删除、修改、保存、取
消和更新等数据库操作。考虑到Excel在当前办公操作中应用的广泛 性，特别编制了 Excel数据表的导入/导出功能，可将特定格式的外部 Excel表中的数据导入到数据库的表格中，以及将数据库中的数据表 以特定格式导出到外部Excel表中。另外，还可将数据库中的数据表 以特定格式导出到纯文本文件中，以纯文本格式保存，方便用户在没 有安装MS Office的办公环境中一样可以浏览到管道信息。
(2) 数据査询模块10 该模块可供用户通过输入管段编号，选择数据表名，即可从数据
库中提取出某段管道的腐蚀相关信息显示在应用程序的用户操作界 面上。该模块还提供了表内查询，可针对数据表中某个特定的字段进 行关键字査询，考虑到用户操作的便利，还提供了模糊査询和精确査 询两种匹配方式供用户选择。
(3) 图表分析模块ll 该模块可实现对管道实际腐蚀损伤数据、灰色GM(1，1)预测结果
和指数回归预测结果的查询，并据此绘制相应的统计图表，将最大(平 均)腐蚀坑深、最小(平均)剩余壁厚等腐蚀发展特征参数以散点图、 折线图、柱状图的方式表达出来；同时还可实现图表的放大、縮小和3D显示功能。通过对同一条管段不同时间腐蚀状况的纵向比较和同 一时间不同管段腐蚀状况之间的横向比较，用户能够更好地把握埋地 管道的腐蚀发展趋势，如管道壁厚的减薄趋势，腐蚀速率的变化情况 等，从而可确定腐蚀严重的重点管段以加强监督力度或采取一定措施 维护。
(4)相片管理模块12
该模块可对埋地钢质管道管理维护工作中捕捉到的与腐蚀信息 相关的相片进行分类管理，将管道日常捡测、开挖、换管、维修等过 程中与管道腐蚀相关的信息以图片的形式实时保存、记录到数据库 中，作为管道档案内容的一部分，并可进行创建、删除、修改相册信 息、相片信息以及査询等功能，为今后管道腐蚀事故原因调査、管道 维修保养等工作提供比起文字描述更为形象、直观的有用信息。
2、管道腐蚀预测管理模块13
对于重要和腐蚀情况严重的管道，需要定期监测管道壁厚的减薄 情况。本实用新型采用的两种腐蚀预测管理模块可对管道腐蚀深度， 管道剩余壁厚以及管道腐蚀剩余寿命等一系列重要的腐蚀参数进行 估算和预测，预测结果可为管道维护的管理者提供决策支持。按照预 测模型的不同，具体分为两个子模块 (1)灰色GM(1，1)预测模块14
灰色GM(1，1)预测模块，其灰色预测是通过对有限的、表面无规 律的数据进行"生成"处理，再利用生成数据建立预测模型，从而揭 示系统发展变化的潜在规律。城市埋地钢制燃气管网是一个复杂体系，腐蚀情况受到多方面因素的影响，且大多数因素常常是随机变化 的，因此管网的腐蚀体系可视为一个灰色系统，通过对系统的腐蚀数 据进行灰色模型处理，从杂乱无章的离散现象中去挖掘燃气管道的腐 蚀特征量如腐蚀速度、腐蚀深度等随时间发展的内在规律。
从数据库中提取预测所需的管段编号、管道名称、壁厚和竣工日 期等基本信息，以及通过数据录入设备现场检测中直接获取的最大蚀 坑深度和平均蚀坑深度两个预测特征参量指标，进行快速、方便的灰
色GM(1,1)建模。且可以通过"残差检验"对建立起来的灰色GM(l，l) 模型进行残差检验，同时采用"后验差检验"对模型的精度从小误差 频率和后验差比值两个方面进行定量评价。模型精度符合要求后，则 可开始腐蚀预测。腐蚀预测后的结果保存进数据库并可将结果数据导 出到Excel文件和文本文件两种格式。
本模块对传统的灰色GM(1，1)模型进行了修改和扩充，既可利用 等时间序列的腐蚀数据，也可利用非等时间序列的数据，对给定时刻 的腐蚀数据进行定量预测。还可根据残差检验结果和后验差检验结 果，判断灰色GM(1，1)建模精度，必要时选用残差灰色GM(1，1)模型 对原模型进行精度修正。对于预测结果的显示和存储形式，模块还提 供了査看预测记录、保存结果、查看图形、导出EXCEL等功能。 (2)指数回归预测模块15
指数回归预测模块，是管线运行管理部门每隔一定时间都会针对 某些薄弱区段需要进行局部开挖腐蚀检测，以确定腐蚀的大小和严重 程度，采取相应的维修对策，在检测次数较少时，可根据检测的腐蚀数据分析腐蚀发展趋势，利用指数回归模型近似拟合出腐蚀发展趋势 线，从现场实用性的角度出发，为燃气管网的腐蚀预测提供有用信息。 从数据库中提取预测所需的管段编号、管道名称、壁厚、竣工日 期等基本信息，如果数据库中没有相关信息，则也可以通过数据管理 模块所设置的硬件输入设备驱动接口输入，结合从现场检测中直接获 取的最大蚀坑深度和平均蚀坑深度两个预测特征参量指标，便可方便 快捷地进行指数回归预测建模。确定好建模数据后，便可通过预测计 算出该管段的剩余寿命。预测结果同样可以自动保存进数据库，同时
还可以将结果数据导出到Excel文件和文本文件两种格式。
本模块利用指数回归模型对腐蚀数据做出趋势性的定量预测。可 通过查询管段信息，从而帮助输入预测所需原始信息，给出了腐蚀剩 余寿命、剩余壁厚、腐蚀深度等表征管道腐蚀发展程度的重要指标的 预测。对于预测结果的显示和存储形式，模块还提供了查看预测记录、 保存结果、査看图形、导出EXCEL等功能。 3、系统管理模块16
本模块主要设有给用户修改密码、增加用户、删除用户、数据初 始化、数据库维护等模块，便于用户对系统的管理和维护，各部分可 实现的功能具体如下
(1) 修改密码模块17:系统自动获取用户登录时所使用的用户 名，通过用户输入旧密码、新密码和确认密码，系统会自动判断用户 操作的正确与否，从而确保用户修改密码操的成功实现。
(2) 增加用户模块18:仅限系统管理员使用。管理员通过输入用户名和密码及确认密码，并设置用户权限，实现增加用户。
(3) 删除用户模块19:仅限系统管理员使用。管理员通过选择 不同的权限，数据库自动调出所有拥有该权限的用户名单，供管理员 实现删除操作。
(4) 数据初始化模块20:仅限系统管理员使用。在软件刚开始 使用或使用一段时间后要清空己录入数据，重新录入新数据，这就要 对数据库中部分或全部数据进行初始化，即将数据库的部分数据或全 部数据清空。
(5) 数据库维护模块21:此模块仅限系统管理员使用。可实现 将后台数据库备份以及还原数据库的操作。
所述装置还包括输出单元22，所述输出单元22包括打印机23、 报警装置24或者显示设备25。尤其是对于腐蚀较为严重的管道，本 实用新型提供警报、显示屏提示等功能。
权利要求1、一种腐蚀预测装置，其特征在于包括地下燃气管道腐蚀状态测量单元、录入单元和预测单元；所述地下燃气管道腐蚀状态测量单元与录入单元通过数据线相连接；所述录入单元通过网络与预测单元相连接。
2、 根据权利要求1所述腐蚀预测装置，其特征在于所述装置还 包括输出单元。
3、 根据权利要求1所述腐蚀预测装置，其特征在于所述输出单 元包括打印机、报警装置或显示设备。
专利摘要本实用新型公开了一种腐蚀预测装置，包括地下燃气管道腐蚀状态测量单元、录入单元和预测单元；所述地下燃气管道腐蚀状态测量单元与录入单元通过数据线相连接；所述录入单元通过网络与预测单元相连接。本实用新型通过一套完整的装置，尤其是预测单元中的模块的协作，克服了现有技术无法有效针对埋地钢质管道腐蚀数据庞杂多样，且不易实现对重点管段进行有目的地重点监督和检测等实际问题的管理，完善、有效地进行数据管理及腐蚀预测，为燃气管道的腐蚀预警管理提供有效的技术支持。
文档编号G01N17/00GK201229289SQ20082004949
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者波 伍, 周剑峰, 宋新志, 军 李, 李秀怀, 温浩胜, 袁金彪, 许俊城, 陈国华, 黄崇智 申请人:广州市煤气公司;华南理工大学