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工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法

申请号 CN202410310088.0 申请日 2024-03-19 公开(公告)号 CN117908585A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 苏州庶有成自动化设备有限公司; 发明人 张丽;
摘要 本 发明 涉及气体输送技术领域,本发明公开了工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法,包括获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,根据维护等级对预设管段进行维护,根据反射时间集合生成目标内壁 腐蚀 系数,再通过气体通入浓度、气体通入间隔、目标内壁腐蚀系数和预构建的速率确定模型,获得气体通入速率,这样实现了对气体通入速率进行智能调节,避免因 天然气 中存在氢气,导致在进行天然气输送时,管道出现裂缝导致天然气 泄漏 。
权利要求

1.工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,包括:
S10:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
S20:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
S30:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
S40:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率,所述气体通入浓度指的是通入预设管段中氢气的浓度,所述气体通入间隔指的是相邻两次氢气通入时间的间隔。
2.根据权利要求1所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述获取M个预设管段的内壁红外信息的方法包括:
预设管段内部设置有智能浮球装置,智能浮球装置沿着预设管段内部移动,并基于红外探测单元向预设管段内壁的检测点发射红外线,接收反射后的红外线以形成反射时间,形成H个反射时间集合。
3.根据权利要求2所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常的方法包括:
遍历H个反射时间集合,判断反射时间集合中是否存在元素大于预设反射时间阈值,若否,则不存在预设管段出现异常,若是,则进一步计算该元素与相邻元素之间的时间差值,判断时间差值是否小于预设差值阈值,若是,则存在预设管段出现异常,若否,则不存在预设管段出现异常。
4.根据权利要求3所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述获取对应管段外侧顶部图像的方法包括:
当判断该预设管段出现异常,则位于该预设管段内部的智能浮球装置发送位置信息,后台管理系统结合位置信息确定该预设管段对应的标签,根据标签确定图像获取方式,所述标签包括架空管道和埋地管道,所述图像获取方式包括摄像头方式和管道检测车方式。
5.根据权利要求4所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述根据标签确定图像获取方式的方法包括:
当标签为架空管道时,则图像获取方式为摄像头方式;
当标签为埋地管道时,则图像获取方式为管道检测车方式。
6.根据权利要求1所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述预警模型的构建方法包括:
获取i组数据,i为大于1的正整数,数据包括历史管段外侧顶部图像和历史维护等级,将历史管段外侧顶部图像和历史维护等级作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史管段外侧顶部图像作为输入数据,将训练集中的历史维护等级作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出满足预设准确度的分类器作为预警模型。
7.根据权利要求1所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数的方法包括:
基于H个反射时间集合,获取每个反射时间集合的反射时间平均值和反射时间最大值,根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数,取H个内壁腐蚀系数中的最大值作为目标内壁腐蚀系数。
8.根据权利要求7所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数的方法包括:
Wct= Mrt+ ;
式中,Wct为内壁腐蚀系数,Mrt为反射时间最大值, 为反射时间平均值, 和 均为权重系数。
9.根据权利要求1所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,所述速率确定模型的构建方法包括:
获取样本数据集,所述样本数据集中包括历史气体通入浓度、历史气体通入间隔、历史内壁腐蚀系数和历史气体通入速率,将样本数据集划分为样本训练集和样本测试集,构建回归网络,以样本训练集中的历史气体通入浓度、历史气体通入间隔和历史内壁腐蚀系数作为回归网络的输入数据,以样本训练集中的历史气体通入速率作为回归网络的输出数据,对回归网络进行训练,得到用于预测实时气体通入速率的初始回归网络,利用样本测试集对初始回归网络进行测试,输出满足小于预设误差值的回归网络作为速率确定模型。
10.工业厂房气体管道气压智能调节系统,其用于实现权利要求1‑9中任一项所述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,其特征在于,包括:
异常确定模:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
等级生成模块:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和与预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
系数生成模块:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
速率调控模块:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率。
11.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一项所述工业厂房气体管道气压智能调节方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现权利要求1至9任一项所述工业厂房气体管道气压智能调节方法。

说明书全文

工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及气体输送技术领域,更具体地说,本发明涉及工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法。

背景技术

[0002] 天然气是一种清洁、高效的燃料,广泛用于工厂的加热、蒸汽生产、电发生等能源需求,天然气管道将天然气输送到工厂,确保稳定的燃料供应,从而支持工厂的生产过程,一些工厂使用天然气发电机组来生产电力,以满足工厂自身的电力需求,或将多余的电力卖回电网,近几年来,天然气管道掺氢输送的相关技术已经在迅速发展,将氢气混入天然气会显著改变管道的运行状态、设备性能和安全维护需求,这些影响是不容忽视的;由于氢气与天然气之间存在较大的密度差异,当管道停止输送一段时间后,可能会出现气体分层的现象,这会导致管道顶部氢气的聚集,这种聚集的氢气可能会在一定程度上使得管道的内壁发生氢致失效,氢致失效指的是由于氢的存在和扩散而导致的材料性能下降,尤其是韧性和延展性的显著减少,因此,这项技术的发展不仅展现了创新的进步,也带来了新的挑战和需要关注的问题;
现有技术中,申请公开号为CN111045460A的专利公开了远程自动控制系统,虽然该专利通过声波技术检测空气中天然气的浓度,再根据空气中天然气的浓度判断是否进行报警,但是该专利中天然气并没有通入氢气,因此没有考虑到,当管道停止输送一段时间后,氢气会在管道顶部进行聚集,并且会加速管道内壁顶部的腐蚀程度,那么再次进行天然气运输时,容易导致管道出现裂缝导致天然气泄漏
[0003] 鉴于此,本发明提出工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法以解决上述问题。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的实施例提供工业厂房气体管道气压智能调节系统及方法。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:工业厂房气体管道气压智能调节方法,包括:
S10:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
S20:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
S30:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
S40:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率,气体通入浓度指的是通入预设管段中氢气的浓度,气体通入间隔指的是相邻两次氢气通入时间的间隔。
[0006] 进一步地,获取M个预设管段的内壁红外信息的方法包括:预设管段内部设置有智能浮球装置,智能浮球装置沿着预设管段内部移动,并基于红外探测单元向预设管段内壁的检测点发射红外线,接收反射后的红外线以形成反射时间,形成H个反射时间集合。
[0007] 进一步地,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常的方法包括:遍历H个反射时间集合,判断反射时间集合中是否存在元素大于预设反射时间阈值,若否,则不存在预设管段出现异常,若是,则进一步计算该元素与相邻元素之间的时间差值,判断时间差值是否小于预设差值阈值,若是,则存在预设管段出现异常,若否,则不存在预设管段出现异常。
[0008] 进一步地,获取对应管段外侧顶部图像的方法包括:当判断该预设管段出现异常,则位于该预设管段内部的智能浮球装置发送位置信息,后台管理系统结合位置信息确定该预设管段对应的标签,根据标签确定图像获取方式,所述标签包括架空管道和埋地管道,所述图像获取方式包括摄像头方式和管道检测车方式。
[0009] 进一步地,根据标签确定图像获取方式的方法包括:当标签为架空管道时,则图像获取方式为摄像头方式;
当标签为埋地管道时,则图像获取方式为管道检测车方式。
[0010] 进一步地,预警模型的构建方法包括:获取i组数据,i为大于1的正整数,数据包括历史管段外侧顶部图像和历史维护等级,将历史管段外侧顶部图像和历史维护等级作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史管段外侧顶部图像作为输入数据,将训练集中的历史维护等级作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出满足预设准确度的分类器作为预警模型。
[0011] 进一步地,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数的方法包括:基于H个反射时间集合,获取每个反射时间集合的反射时间平均值和反射时间最大值,根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数,取H个内壁腐蚀系数中的最大值作为目标内壁腐蚀系数。
[0012] 进一步地,根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数的方法包括:Wct= Mrt+ ;
式中,Wct为内壁腐蚀系数,Mrt为反射时间最大值, 为反射时间平均值, 和均为权重系数。
[0013] 进一步地,速率确定模型的构建方法包括:获取样本数据集,所述样本数据集中包括历史气体通入浓度、历史气体通入间隔、历史内壁腐蚀系数和历史气体通入速率,将样本数据集划分为样本训练集和样本测试集,构建回归网络,以样本训练集中的历史气体通入浓度、历史气体通入间隔和历史内壁腐蚀系数作为回归网络的输入数据,以样本训练集中的历史气体通入速率作为回归网络的输出数据,对回归网络进行训练,得到用于预测实时气体通入速率的初始回归网络,利用样本测试集对初始回归网络进行测试,输出满足小于预设误差值的回归网络作为速率确定模型。
[0014] 工业厂房气体管道气压智能调节系统,其用于实现上述的工业厂房气体管道气压智能调节方法,包括:异常确定模:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
等级生成模块:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和与预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
系数生成模块:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
速率调控模块:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率。
[0015] 一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述工业厂房气体管道气压智能调节方法。
[0016] 一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现上述工业厂房气体管道气压智能调节方法。
[0017] 相比于现有技术,本发明的有益效果为:(1)本发明中,先通过获取预设管段的内壁红外信息,判断预设管段是否出现异常,再根据管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,根据维护等级对预设管段进行维护,根据反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数,再通过气体通入浓度、气体通入间隔、目标内壁腐蚀系数和预构建的速率确定模型,获得气体通入速率,这样实现了对气体通入速率进行智能调节,避免因天然气中存在氢气,导致在进行天然气输送时,管道出现裂缝导致天然气泄漏;
(2)本发明通过智能浮球装置先获取预设管段的内壁红外信息,根据内壁红外信息确定预设管段内壁的腐蚀程度,确定预设管段出现异常后,再获取该预设管段的表面图像,这样能够实现迅速对整个管网进行维护,智能浮球装置在检测过程中也不会受到外界因素的干扰。
附图说明
[0018] 图1为本发明中工业厂房气体管道气压智能调节方法的示意图;图2为本发明中氢气聚集在管道内壁顶部的示意图;
图3为本发明中计算机可读存储介质的示意图。
[0019] 附图标记说明:10、氢气;20、管道。

具体实施方式

[0020] 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、完整的描述,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0021] 实施例1请参阅图1所示,本实施例公开提供了工业厂房气体管道气压智能调节方法,包括:
S10:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
需要说明的是,工厂中天然气的输送通常由管网完成,管网中通常由多个管段组成,多个管段之间由体或者法兰圆盘等部件进行连接,管网由M个预设管段组成,每个预设管段都设有相应的标签并预存于系统中;
获取M个预设管段的内壁红外信息的方法包括:
预设管段内部设置有智能浮球装置,智能浮球装置沿着预设管段内部移动,并基于红外探测单元向预设管段内壁的检测点发射红外线,接收反射后的红外线以形成反射时间,形成H个反射时间集合;
可以理解的是,每个预设管段的内壁可以划分为几个检测区域,每个检测区域中又存在多个检测点,每个检测点对应一个反射时间,因此每个预设管段对应多个反射时间集合,从而内壁红外信息包括H个反射时间集合,智能浮球装置包括但不限于红外探测单元、GPS定位单元、通信单元、控制处理单元、磁吸/反斥单元,磁吸/反斥单元用于根据指令使智能浮球装置固定于预定管段的内壁,通过智能浮球装置避免了在预设管段内部设置多个传感器,以此减少监测成本;
基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常的方法包括:
遍历H个反射时间集合,判断反射时间集合中是否存在元素大于预设反射时间阈值,若否,则不存在预设管段出现异常,若是,则进一步计算该元素与相邻元素之间的时间差值,判断时间差值是否小于预设差值阈值,若是,则存在预设管段出现异常,若否,则不存在预设管段出现异常;
值得注意的是,上述反射时间集合中有多个元素,每个元素为检测点所对应的反射时间,那么判断反射时间集合中的元素是否大于预设反射时间阈值的逻辑是,若反射时间集合中存在元素大于预设反射时间阈值,则表明该元素对应的检测点腐蚀现象较为严重,或者也存在智能浮球装置对该检测点进行检测的过程中出现较大的误差,因此需要进一步确认,由于腐蚀管壁通常会出现裂纹,因此相邻检测点之间都会存在腐蚀较为严重的现象,通过该元素与相邻元素之间的时间差值判断是否小于预设差值阈值,若小于,则表明该检测点为基点,相邻检测点也出现较为严重的腐蚀现象,因此排除了检测出现较大误差的可能性;
S20:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
本实施例中,获取对应管段外侧顶部图像的方法包括:
当判断该预设管段出现异常,则位于该预设管段内部的智能浮球装置发送位置信息,后台管理系统结合位置信息确定该预设管段对应的标签,根据标签确定图像获取方式,所述标签包括架空管道和埋地管道,所述图像获取方式包括摄像头方式和管道检测车方式;
根据标签确定图像获取方式的方法包括:
当标签为架空管道时,则图像获取方式为摄像头方式;
当标签为埋地管道时,则图像获取方式为管道检测车方式;
需要说明的是,通常在工厂中管道铺设的方式存在两种,一种是沿着墙壁进行设置,另一种则是半埋于地下进行设置,那么相应地沿着墙壁的管道需要在附近区域设置有摄像头,才能获取该管道的表面图像,那么半埋于地下的管道,则通常使用管道检测车沿着管道布线的方向进行移动,通过自带的摄像头获取图像,每个预设管段都存在相对应的标签,该标签表明预设管段的铺设方式,每个预设管段也存在相应的位置信息,标签和位置信息都预存于后台管理系统中,可以理解的是,如图2所示,20为管道,10为管道内部的氢气,当管道停止输送一段时间后,氢气会在管道顶部进行聚集,并且会加速管道内壁顶部的腐蚀程度,因此预设管段的顶部相比于其他部位,其腐蚀程度更为严重,需要获取预设管段外侧顶部图像,判断是否需要进行维修或更换;
预警模型的构建方法包括:
获取i组数据,i为大于1的正整数,数据包括历史管段外侧顶部图像和历史维护等级,将历史管段外侧顶部图像和历史维护等级作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史管段外侧顶部图像作为输入数据,将训练集中的历史维护等级作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出满足预设准确度的分类器作为预警模型,分类器优选为朴素贝叶斯模型或支持向量机模型的其中一种;
值得注意的是,历史管段外侧顶部图像包括有历史管段表面出现裂缝的图像和历史管段表面未出现裂缝的图像,相应的历史维护等级包括第一等级和第二等级,输入的是历史管段表面出现裂缝的图像,则相应输出为第一等级,输入的是历史管段表面未出现裂缝的图像,则相应输出为第二等级,以此方式对模型进行训练;
这样通过智能浮球装置先获取预设管段的内壁红外信息,根据内壁红外信息确定预设管段内壁的腐蚀程度,确定预设管段出现异常后,再获取该预设管段的表面图像,这样能够实现迅速对整个管网进行维护,智能浮球装置在检测过程中也不会受到外界因素的干扰;
S30:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
本实施例中,基于维护等级对预设管段进行维护的方法包括:
当维护等级为第一等级时,则对该预设管段进行更换;
当维护等级为第二等级时,则对该预设管段进行加固;
需要说明的是,当维护等级为第一等级时,表明该预设管段外侧出现裂缝,需要及时通知工作人员进行更换,当维护等级为第二等级时,说明预设管段外侧没有出现裂缝,但是预设管段内壁腐蚀较为严重,需要对该预设管段进行加固,例如对该预设管段的外侧重新焊接保护层,保护层可以与预设管段采用相同材质;
遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数的方法包括:
基于H个反射时间集合,获取每个反射时间集合的反射时间平均值和反射时间最大值,根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数,取H个内壁腐蚀系数中的最大值作为目标内壁腐蚀系数;
根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数的方法包括:
Wct= Mrt+ ;
式中,Wct为内壁腐蚀系数,Mrt为反射时间最大值, 为反射时间平均值, 和均为权重系数;
可以理解的是, 和 根据本领域技术人员根据实际情况进行确定,而生成目标内壁腐蚀系数的目的是,为了后续气体通入过程中,避免因为气体通入速率的过快,导致预设管段的表面因为压力而出现裂缝;
S40:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率,气体通入浓度指的是通入预设管段中氢气的浓度,气体通入间隔指的是相邻两次氢气通入时间的间隔;
具体地,气体通入浓度指的是通入预设管段中氢气的浓度,气体通入浓度可以通过气体感应器直接获取,因为注入天然气管道的氢气需要一定时间才能均匀分布,那么氢气在天然气中的占比较高,而气体通入速率又较快,容易导致预设管段内局部氢气浓度过高引起氢致失效险,气体通入间隔指的是相邻两次氢气通入时间的间隔,通常情况下,气体的通入间隔是固定的,当管道停止输送一段时间后,氢气会在管道顶部进行聚集,气体通入间隔越长,那么氢气在局部聚集的程度会越高,容易在氢气再次通入的过程中,导致预设管段出现裂缝导致天然气泄漏,同样的目标内壁腐蚀系数越大,表明预设管段越容易出现裂缝;
速率确定模型的构建方法包括:
获取样本数据集,所述样本数据集中包括历史气体通入浓度、历史气体通入间隔、历史内壁腐蚀系数和历史气体通入速率,将样本数据集划分为样本训练集和样本测试集,构建回归网络,以样本训练集中的历史气体通入浓度、历史气体通入间隔和历史内壁腐蚀系数作为回归网络的输入数据,以样本训练集中的历史气体通入速率作为回归网络的输出数据,对回归网络进行训练,得到用于预测实时气体通入速率的初始回归网络,利用样本测试集对初始回归网络进行测试,输出满足小于预设误差值的回归网络作为速率确定模型,回归网络优选为神经网络模型;
可以理解的是,气体通入速率指的是单位时间内氢气的通入量,本实施例中,先通过获取预设管段的内壁红外信息,判断预设管段是否出现异常,再根据管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,根据维护等级对预设管段进行维护,根据反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数,再通过气体通入浓度、气体通入间隔、目标内壁腐蚀系数和预构建的速率确定模型,获得气体通入速率,这样实现了对气体通入速率进行智能调节,避免因天然气中存在氢气,导致在进行天然气输送时,管道出现裂缝导致天然气泄漏。
[0022] 实施例2
[0023] 基于实施例1,本实施提供了工业厂房气体管道气压智能调节系统,包括:异常确定模块:获取M个预设管段的内壁红外信息,基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常,所述内壁红外信息包括H个反射时间集合,M和H为大于零的正整数集;
需要说明的是,工厂中天然气的输送通常由管网完成,管网中通常由多个管段组成,多个管段之间由阀体或者法兰圆盘等部件进行连接,管网由M个预设管段组成,每个预设管段都设有相应的标签并预存于系统中;
获取M个预设管段的内壁红外信息的方法包括:
预设管段内部设置有智能浮球装置,智能浮球装置沿着预设管段内部移动,并基于红外探测单元向预设管段内壁的检测点发射红外线,接收反射后的红外线以形成反射时间,形成H个反射时间集合;
可以理解的是,每个预设管段的内壁可以划分为几个检测区域,每个检测区域中又存在多个检测点,每个检测点对应一个反射时间,因此每个预设管段对应多个反射时间集合,从而内壁红外信息包括H个反射时间集合,智能浮球装置包括但不限于红外探测单元、GPS定位单元、通信单元、控制处理单元、磁吸/反斥单元,磁吸/反斥单元用于根据指令使智能浮球装置固定于预定管段的内壁,通过智能浮球装置避免了在预设管段内部设置多个传感器,以此减少监测成本;
基于内壁红外信息进行分析,判断是否存在至少一个预设管段出现异常的方法包括:
遍历H个反射时间集合,判断反射时间集合中是否存在元素大于预设反射时间阈值,若否,则不存在预设管段出现异常,若是,则进一步计算该元素与相邻元素之间的时间差值,判断时间差值是否小于预设差值阈值,若是,则存在预设管段出现异常,若否,则不存在预设管段出现异常;
值得注意的是,上述中反射时间集合中有多个元素,每个元素为检测点所对应的反射时间,那么判断反射时间集合中的元素是否大于预设反射时间阈值的逻辑是,若反射时间集合中存在元素大于预设反射时间阈值,则表明该元素对应的检测点腐蚀现象较为严重,或者也存在智能浮球装置对该检测点进行检测的过程中出现较大的误差,因此需要进一步确认,由于腐蚀管壁通常会出现裂纹,因此相邻检测点之间都会存在腐蚀较为严重的现象,通过该元素与相邻元素之间的时间差值判断是否小于预设差值阈值,若小于,则表明该检测点为基点,相邻检测点也出现较为严重的腐蚀现象,因此排除了检测出现较大误差的可能性;
等级生成模块:若存在至少一个预设管段出现异常,则获取对应管段外侧顶部图像,基于管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,维护等级包括第一等级和第二等级;
本实施例中,获取对应管段外侧顶部图像的方法包括:
当判断该预设管段出现异常,则位于该预设管段内部的智能浮球装置发送位置信息,后台管理系统结合位置信息确定该预设管段对应的标签,根据标签确定图像获取方式,所述标签包括架空管道和埋地管道,所述图像获取方式包括摄像头方式和管道检测车方式;
据标签确定图像获取方式的方法包括:
当标签为架空管道时,则图像获取方式为摄像头方式;
当标签为埋地管道时,则图像获取方式为管道检测车方式;
需要说明的是,通常在工厂中管道铺设的方式存在两种,一种是沿着墙壁进行设置,另一种则是半埋于地下进行设置,那么相应的沿着墙壁的管道需要在附近区域设置有摄像头,才能获取该管道的表面图像,那么半埋于地下的管道,则通常使用管道检测车沿着管道布线的方向进行移动,通过自带的摄像头获取图像,每个预设管段都存在相对应的标签,该标签表明预设管段的铺设方式,每个预设管段也存在相应的位置信息,标签和位置信息都预存于后台管理系统中,可以理解的是,当管道停止输送一段时间后,氢气会在管道顶部进行聚集,并且会加速管道内壁顶部的腐蚀程度,因此预设管段的顶部相比于其他部位,其腐蚀程度更为严重,需要获取预设管段外侧顶部图像,判断是否需要进行维修或更换;
预警模型的构建方法包括:
获取i组数据,i为大于1的正整数,数据包括历史管段外侧顶部图像和历史维护等级,将历史管段外侧顶部图像和历史维护等级作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史管段外侧顶部图像作为输入数据,将训练集中的历史维护等级作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出满足预设准确度的分类器作为预警模型,分类器优选为朴素贝叶斯模型或支持向量机模型的其中一种;
值得注意的是,历史管段外侧顶部图像包括有历史管段表面出现裂缝的图像和历史管段表面未出现裂缝的图像,相应的历史维护等级包括第一等级和第二等级,输入的是历史管段表面出现裂缝的图像,则相应输出为第一等级,输入的是历史管段表面未出现裂缝的图像,则相应输出为第二等级,以此方式对模型进行训练;
这样通过智能浮球装置先获取预设管段的内壁红外信息,根据内壁红外信息确定预设管段内壁的腐蚀程度,确定预设管段出现异常后,再获取该预设管段的表面图像,这样能够实现迅速对整个管网进行维护,智能浮球装置在检测过程中也不会受到外界因素的干扰;
系数生成模块:基于维护等级对预设管段进行维护,遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数;
本实施例中,基于维护等级对预设管段进行维护的方法包括:
当维护等级为第一等级时,则对该预设管段进行更换;
当维护等级为第二等级时,则对该预设管段进行加固;
需要说明的是,当维护等级为第一等级时,表明该预设管段外侧出现裂缝,需要及时通知工作人员进行更换,当维护等级为第二等级时,说明预设管段外侧没有出现裂缝,但是预设管段内壁腐蚀较为严重,需要对该预设管段进行加固,例如对该预设管段的外侧重新焊接保护层,保护层可以与预设管段采用相同材质;
遍历H个反射时间集合,基于反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数的方法包括:
基于H个反射时间集合,获取每个反射时间集合的反射时间平均值和反射时间最大值,根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数,取H个内壁腐蚀系数中的最大值作为目标内壁腐蚀系数;
根据反射时间平均值和反射时间最大值计算内壁腐蚀系数的方法包括:
Wct= Mrt+ ;
式中,Wct为内壁腐蚀系数,Mrt为反射时间最大值, 为反射时间平均值, 和均为权重系数;
可以理解的是, 和 根据本领域技术人员根据实际情况进行确定,而生成目标内壁腐蚀系数的目的是,为了后续气体通入过程中,避免因为气体通入速率的过快,导致预设管段的表面因为压力而出现裂缝;
速率调控模块:获取气体通入浓度和气体通入间隔,将气体通入浓度、气体通入间隔和目标内壁腐蚀系数输入到预构建的速率确定模型中,获取速率确定模型输出的气体通入速率;
具体地,气体通入浓度指的是氢气在天然气中的占比,气体通入浓度可以通过气体感应器直接获取,因为注入天然气管道的氢气需要一定时间才能均匀分布,那么氢气在天然气中的占比较高,而气体通入速率又较快,容易导致预设管段内局部氢气浓度过高引起氢致失效风险,气体通入间隔指的是两次氢气通入时间的间隔,通常情况下,气体的通入间隔是固定的,当管道停止输送一段时间后,氢气会在管道顶部进行聚集,气体通入间隔越长,那么氢气在局部聚集的程度会越高,容易在氢气再次通入的过程中,导致预设管段出现裂缝导致天然气泄漏,同样的目标内壁腐蚀系数越大,表明预设管段越容易出现裂缝;
速率确定模型的构建方法包括:
获取样本数据集,所述样本数据集中包括历史气体通入浓度、历史气体通入间隔、历史内壁腐蚀系数和历史气体通入速率,将样本数据集划分为样本训练集和样本测试集,构建回归网络,以样本训练集中的历史气体通入浓度、历史气体通入间隔和历史内壁腐蚀系数作为回归网络的输入数据,以样本训练集中的历史气体通入速率作为回归网络的输出数据,对回归网络进行训练,得到用于预测实时气体通入速率的初始回归网络,利用样本测试集对初始回归网络进行测试,输出满足小于预设误差值的回归网络作为速率确定模型,回归网络优选为神经网络模型;
可以理解的是,气体通入速率指的是单位时间内氢气的通入量,本实施例中,先通过获取预设管段的内壁红外信息,判断预设管段是否出现异常,再根据管段外侧顶部图像和预构建的预警模型获得维护等级,根据维护等级对预设管段进行维护,根据反射时间集合生成目标内壁腐蚀系数,再通过气体通入浓度、气体通入间隔、目标内壁腐蚀系数和预构建的速率确定模型,获得气体通入速率,这样实现了对气体通入速率进行智能调节,避免因天然气中存在氢气,导致在进行天然气输送时,管道出现裂缝导致天然气泄漏。
[0024] 实施例3本实施例公开提供了一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各方法所提供的工业厂房气体管道气压智能调节方法。
[0025] 由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中工业厂房气体管道气压智能调节方法所采用的电子设备,故而基于本申请实施例中所介绍的工业厂房气体管道气压智能调节方法,本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式,所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中工业厂房气体管道气压智能调节方法所采用的电子设备,都属于本申请所欲保护的范围。
[0026] 实施例4如图3所示,本实施例公开提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现上述工业厂房气体管道气压智能调节方法。
[0027] 上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数、权重以及阈值选取由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
[0028] 上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器数据中心通过有线网络或无线网络方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
[0029] 本领域普通技术人员可意识到,结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0030] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0031] 在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其他的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其他的形式。
[0032] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0033] 另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0034] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
[0035] 最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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