一种输油管道监控系统

1.本发明涉及油气管道运输技术领域，尤其涉及一种输油管道监控系统。

背景技术：

2.输油管道是由油管及其附件所组成，并按照工艺流程的需要，配备相应的油泵机组，设计安装成一个完整的管道系统，用于完成油料接卸及输转任务，一般管材为钢管，使用焊接和法兰等连接装置连接成长距离管道；长距离管道运输作为油气运输的主要输载体之一，其可以很好的降低运输的污染概率、降低泄漏概率以及降低运输成本，因此运输安全性相较于传统的运输手段更为可靠和便捷，但是随着使用时间的延长，环境侵蚀、人为蓄意盗油破坏管道等都会造成对管道造成损坏，尤其是人为挖孔偷盗事件更是会对管道本身造成严重的伤害，产生直接的经济损失；而且管道本身遭受到破坏之后，若不及时抢修很可能进一步造成更大的经济损失，甚至可能周围污染环境，影响到周边居民的身体健康；因此，对输油管道进行有效监控就成为了关键；
3.目前，现有针对输油管道进行监控的方法主要包括以下几种：(1)视频监控方法，例如：中国专利号cn109460705a公开了基于机器视觉的输油管道监控方法，该发明虽然可以通过在多处输油管道地段安装无线摄像头以实现对输油管道的监控，但其布设成本过高，不适用于长距离的输油管道，易遭到人为破坏，且维护成本也高，而且对于地埋运输管道其也无法得到应用；(2)负压法，通过管道前后安装传感节点，监测发生泄漏点传送过来的负压力波信号进行识别，该类方法虽然实施简单，但难以应用于长距离输油管道中，信号易衰减，导致无法对小泄漏或微泄漏进行准确监测和定位，易造成后期开挖更换管道费用高，工作量大；(3)管内浮球法，例如：中国专利号cn104832791b公开了一种输油管道漏油检测监测装置及方法，该发明虽然改进了现有浮球，通过在浮球上安装差压压力传感器实现了对管道的监测，但其实时性仍较低，尤其在面对长距离输油管道时，监测间隔过长；
4.因此，亟需一种新型输油管道监控系统以解决上述问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种输油管道监控系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种输油管道监控系统，包括若干个微型磁吸式智能浮球装置和远程监控平台；
8.其中，所述若干个微型磁吸式智能浮球装置根据输油液体流动到达预设监控点，并进行磁吸固定设置，其均包括传感器探测模块、控制处理芯片和磁吸/反斥装置；所述远程监控平台包括数据接发模块、分析处理模块、三维显示模块和决策管理模块；
9.所述传感器探测模块用于获取输油管道内的传感数据；
10.所述控制处理芯片与所述传感器探测模块连接，用于将所述传感数据发送至所述远程监控平台，并接收远程监控平台所下达的磁吸/反斥指令；
11.所述磁吸/反斥装置与所述控制处理芯片连接，用于根据磁吸/反斥指令控制所述微型磁吸式智能浮球装置进行位置固定和位置变换；
12.所述数据接发模块用于接收所述传感数据；
13.所述分析处理模块用于根据所述传感数据对输油管道进行泄漏分析，形成泄漏分析结果；
14.所述三维显示模块用于将所述泄漏分析结果进行三维演示；
15.所述决策管理模块用于根据所述三维演示进行抢修决策、抢修指令下达以及磁吸/反斥指令下达。
16.进一步地，所述传感器探测模块包括振动传感装置、流速/流量传感装置和性能监测装置，所述振动传感装置用于获取输油管道内的振动信号；所述流速/流量传感装置用于获取输油管道内的液体流速和流量信息；所述性能监测装置用于获取自身及邻近微型磁吸式智能浮球装置的状态信息。
17.进一步地，还包括定位装置和数据中继装置，所述定位装置用于获取微型磁吸式智能浮球装置的定位信息，所述数据中继装置用于在信号薄弱时，接收邻近微型磁吸式智能浮球装置的传感数据，并进行中继转发，以保证信号稳定发送至远程监控平台。
18.进一步地，还包括信号，所述信号用于在信号薄弱的边远地区，将所述传感数据、定位信息以及磁吸/反斥指令进行稳定传输。
19.进一步地，所述分析处理模块包括管线孪生体模块和仿真处理模块，所述管线孪生体模块用于根据管线施工时的信息预构建管线数字孪生体，所述仿真处理模块用于根据所述传感数据和对泄漏分析结果对所述管线数字孪生体进行更新。
20.进一步地，所述分析处理模块的具体过程如下：
21.a.首先获取所述传感数据，提取其中振动信号，并对其进行预处理；
22.b.然后将预处理后的振动信号通过傅里叶变换转换为时频信息，并将其与上一时间段的时频信息进行比较，判断其曲线是否超出预设变化范围，若是，则判断存在泄漏，并生成泄漏分析结果，反之，则进行下一时间段的时频分析；
23.c.根据存在泄漏的泄漏分析结果提取对应输油管道内的液体流速和流量信息，并依据对应定位信息对管线数字孪生体进行更新，以三维直观反映泄漏状况；
24.d.同时根据对应输油管道内的液体流速和流量信息进行泄漏等级确定，所述泄漏等级包括三级，分别为一级微型泄漏事故，二级中型泄漏事故和三级重大泄漏事故。
25.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
26.本技术提出的一种输油管道监控系统，其通过若干个自制的微型磁吸式智能浮球装置内的磁吸/反斥装置实现在输油管道内的位置固定和位置变换，同时通过传感器探测模块获取输油管道内的传感数据，并基于数据中继装置和信号进行信号传输，最后通过将振动信号进行时频转换，将其与上一时间段的时频信息进行比较，并对管线数字孪生体进行更新，实现了对长距离输油管道是三维可视化监控，其相较于与现有输油管道监控方式而言，本发明成本低，设备便于维护，实时性强，信号不易衰减，能够对小泄漏或微泄漏进行准确监测和定位，且可以对长距离输油管道是否发生泄漏以及具体泄漏状况进行实时掌握，具有一定的经济和社会效益。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
28.图1为本发明提出的一种输油管道监控系统在实施例中的功能模块示意图；
29.图2为本发明提出的一种输油管道监控系统在实施例中的功能模块拓展示意图；
30.图3为本发明提出的一种输油管道监控系统中远程监控平台在实施例中的功能模块示意图。
具体实施方式
31.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。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.现有的各类输油管道监控方法虽然能对输油管道起到一定的监控作用，但其局限性较大，无法对长距离输油管道的微型或重大泄漏都其到准确监测，且其监测设备不便维护；此外，针对一些信号薄弱的边远地区，其监测信息和反馈指令难以送达。
34.在一个实施例中，参照图1，提供了一种输油管道监控系统，包括若干个微型磁吸式智能浮球装置100和远程监控平台200；
35.其中，所述若干个微型磁吸式智能浮球装置100根据输油液体流动到达预设监控点，并进行磁吸固定设置，其均包括传感器探测模块110、控制处理芯片120和磁吸/反斥装置130；所述远程监控平台200包括数据接发模块210、分析处理模块220、三维显示模块230和决策管理模块240；
36.具体的，所述若干个微型磁吸式智能浮球装置100的固定间隔根据传感数据中振动信号的最大接收范围确定；
37.所述传感器探测模块110用于获取输油管道内的传感数据；
38.所述控制处理芯片120与所述传感器探测模块110连接，用于将所述传感数据发送至所述远程监控平台200，并接收远程监控平台200所下达的磁吸/反斥指令；
39.所述磁吸/反斥装置130与所述控制处理芯片120连接，用于根据磁吸/反斥指令控制所述微型磁吸式智能浮球装置100进行位置固定和位置变换；
40.所述数据接发模块210用于接收所述传感数据；
41.所述分析处理模块220用于根据所述传感数据对输油管道进行泄漏分析，形成泄漏分析结果；
42.所述三维显示模块230用于将所述泄漏分析结果进行三维演示；
43.所述决策管理模块240用于根据所述三维演示进行抢修决策、抢修指令下达以及磁吸/反斥指令下达。
44.在本实施例中，首先，由作业人员将所述若干个微型磁吸式智能浮球装置100按一定时间间隔从管道的上游端放入，当每个若干个微型磁吸式智能浮球装置100到达预设监
控点时，所述控制处理芯片120就会控制所述磁吸/反斥装置130磁吸固定到输油管道内壁上；此时，实时通过传感器探测模块110获取输油管道内的传感数据，并上传至远程监控平台200进行分析处理；此外，还可以通过远程监控平台200下达磁吸/反斥指令，让若干个微型磁吸式智能浮球装置100通过磁吸/反斥装置130从管道内壁上脱落下，以转移到下一监测点或进行维护保养；
45.由此，即可实现对长输油管道的微型或重大泄漏都其到准确监测，且便于按时维护；
46.在一个实施例中，本实施例基于上述实例，参照图2，提供了一种输油管道监控系统，包括若干个微型磁吸式智能浮球装置100和远程监控平台200；
47.本实施例主要针对上述实施例中微型磁吸式智能浮球装置100进行进一步拓展，同时提出解决信号传输的问题；
48.在本实施例中，所述传感器探测模块110包括振动传感装置111、流速/流量传感装置112和性能监测装置113，所述振动传感装置111用于获取输油管道内的振动信号；所述流速/流量传感装置112用于获取输油管道内的液体流速和流量信息；所述性能监测装置113用于获取自身及邻近微型磁吸式智能浮球装置100的状态信息；
49.具体的，所述性能监测装置113实时向邻近的其他微型磁吸式智能浮球装置100发送心跳数据，若邻近的其他微型磁吸式智能浮球装置100在接收心跳数据，并进行反馈，则判断该设备运行正常，否在判断对应微型磁吸式智能浮球装置100存在故障，需要回收；
50.在这需要说明一点的是：所述微型磁吸式智能浮球装置100还包括电源设备，所述电源设备与所述磁吸/反斥装置130连接，当所述微型磁吸式智能浮球装置100存在故障时，且电量耗尽时，该微型磁吸式智能浮球装置100脱落，随输油管道流出进行返修。
51.在本实施例中，还包括定位装置140和数据中继装置150，所述定位装置140用于获取微型磁吸式智能浮球装置100的定位信息，所述数据中继装置150用于在信号薄弱时，接收邻近微型磁吸式智能浮球装置100的传感数据，并进行中继转发，以保证信号稳定发送至远程监控平台200；
52.在本实施例中，还包括信号300，所述信号300用于在信号薄弱的边远地区，将所述传感数据、定位信息以及磁吸/反斥指令进行稳定传输。
53.具体的，长距离管道由于跨地较长，其信号稳定传输就成当前亟需解决的问题，因此，本发明在所述微型磁吸式智能浮球装置100内预设了数据中继装置150，该数据中继装置150将传感数据按照一定方向传输给周围邻近的其他微型磁吸式智能浮球装置100，以此类推，直到传感数据能够传输到所述远程监控平台200；
54.相反的，数据中继装置150也可将远程监控平台200下达的指令准确的送达至对应的微型磁吸式智能浮球装置100；
55.具体的，为进一步保证信号能够稳定传输，本发明还可以利用现有信号300作为中转点，进行信号中转传输，进而保证了信号传输和指令下达的稳定性。
56.在一个实施例中，参照图3，提供了一种输油管道监控系统，包括若干个微型磁吸式智能浮球装置100和远程监控平台200；
57.在本实施例中，主要针对所述远程监控平台200进行进一步拓展，同时解释所述远程监控平台200是如何实现输油管道泄漏分析的；
58.在本实施例中，数据接发模块210接收所述传感数据后由所述分析处理模块220根据所述传感数据对输油管道进行泄漏分析，形成泄漏分析结果；
59.具体的，所述分析处理模块220的具体过程如下：
60.a.首先获取所述传感数据，提取其中振动信号，并对其进行预处理；
61.b.然后将预处理后的振动信号通过傅里叶变换转换为时频信息，并将其与上一时间段的时频信息进行比较，判断其曲线是否超出预设变化范围，若是，则判断存在泄漏，并生成泄漏分析结果，反之，则进行下一时间段的时频分析；
62.c.根据存在泄漏的泄漏分析结果提取对应输油管道内的液体流速和流量信息，并依据对应定位信息对管线数字孪生体进行更新，以三维直观反映泄漏状况；
63.d.同时根据对应输油管道内的液体流速和流量信息进行泄漏等级确定，所述泄漏等级包括三级，分别为一级微型泄漏事故，二级中型泄漏事故和三级重大泄漏事故。
64.所述三维显示模块230用于将所述泄漏分析结果、泄漏等级以及更新后的管线数字孪生体进行三维演示；
65.在本实施例中，所述分析处理模块220包括管线孪生体模块222和仿真处理模块221，所述管线孪生体模块222用于根据管线施工时的信息预构建管线数字孪生体，所述仿真处理模块221用于根据所述传感数据和对泄漏分析结果对所述管线数字孪生体进行更新；
66.具体的，该远程监控平台200基于振动信号进行泄漏分析，生成泄漏分析结果，同时通过管线施工时的信息预构建管线数字孪生体，并基于输油管道内的液体流速和流量信息对所述管线数字孪生体进行更新，并依据其进行泄漏定级，从而可以实现掌握输油管道是否发生泄漏，以及掌握在发生泄漏时的具体泄漏状况。
67.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种输油管道监控系统，其特征在于，包括若干个微型磁吸式智能浮球装置和远程监控平台；其中，所述若干个微型磁吸式智能浮球装置根据输油液体流动到达预设监控点，并进行磁吸固定设置，其均包括传感器探测模块、控制处理芯片和磁吸/反斥装置；所述远程监控平台包括数据接发模块、分析处理模块、三维显示模块和决策管理模块；所述传感器探测模块用于获取输油管道内的传感数据；所述控制处理芯片与所述传感器探测模块连接，用于将所述传感数据发送至所述远程监控平台，并接收远程监控平台所下达的磁吸/反斥指令；所述磁吸/反斥装置与所述控制处理芯片连接，用于根据磁吸/反斥指令控制所述微型磁吸式智能浮球装置进行位置固定和位置变换；所述数据接发模块用于接收所述传感数据；所述分析处理模块用于根据所述传感数据对输油管道进行泄漏分析，形成泄漏分析结果；所述三维显示模块用于将所述泄漏分析结果进行三维演示；所述决策管理模块用于根据所述三维演示进行抢修决策、抢修指令下达以及磁吸/反斥指令下达。2.根据权利要求1所述的一种输油管道监控系统，其特征在于，所述传感器探测模块包括振动传感装置、流速/流量传感装置和性能监测装置，所述振动传感装置用于获取输油管道内的振动信号；所述流速/流量传感装置用于获取输油管道内的液体流速和流量信息；所述性能监测装置用于获取自身及邻近微型磁吸式智能浮球装置的状态信息。3.根据权利要求1所述的一种输油管道监控系统，其特征在于，还包括定位装置和数据中继装置，所述定位装置用于获取微型磁吸式智能浮球装置的定位信息，所述数据中继装置用于在信号薄弱时，接收邻近微型磁吸式智能浮球装置的传感数据，并进行中继转发，以保证信号稳定发送至远程监控平台。4.根据权利要求1所述的一种输油管道监控系统，其特征在于，还包括信号，所述信号用于在信号薄弱的边远地区，将所述传感数据、定位信息以及磁吸/反斥指令进行稳定传输。5.根据权利要求1所述的一种输油管道监控系统，其特征在于，所述分析处理模块包括管线孪生体模块和仿真处理模块，所述管线孪生体模块用于根据管线施工时的信息预构建管线数字孪生体，所述仿真处理模块用于根据所述传感数据和对泄漏分析结果对所述管线数字孪生体进行更新。6.根据权利要求1所述的一种输油管道监控系统，其特征在于，所述分析处理模块的具体过程如下：a.首先获取所述传感数据，提取其中振动信号，并对其进行预处理；b.然后将预处理后的振动信号通过傅里叶变换转换为时频信息，并将其与上一时间段的时频信息进行比较，判断其曲线是否超出预设变化范围，若是，则判断存在泄漏，并生成泄漏分析结果，反之，则进行下一时间段的时频分析；c.根据存在泄漏的泄漏分析结果提取对应输油管道内的液体流速和流量信息，并依据对应定位信息对管线数字孪生体进行更新，以三维直观反映泄漏状况；
d.同时根据对应输油管道内的液体流速和流量信息进行泄漏等级确定，所述泄漏等级包括三级，分别为一级微型泄漏事故，二级中型泄漏事故和三级重大泄漏事故。

技术总结

本发明公开了一种输油管道监控系统，属于油气管道运输技术领域，本发明通过若干个自制微型磁吸式智能浮球装置内的磁吸/反斥装置实现在输油管道内的位置固定和位置变换，同时通过传感器探测模块获取输油管道内的传感数据，并基于数据中继装置和信号进行信号传输，最后通过将振动信号进行时频转换，将其与上一时间段的时频信息进行比较，并对管线数字孪生体进行更新，实现了对长距离输油管道是三维可视化监控，其相较于与现有输油管道监控方式而言，本发明成本低，设备便于维护，实时性强，信号不易衰减，能够对小泄漏或微泄漏进行准确监测和定位，且可以对长距离输油管道是否发生泄漏以及具体泄漏状况进行实时掌握，有一定的经济和社会效益。济和社会效益。济和社会效益。