CN115031680A - 基于互联网的长输油气管道数据监测分析*** - Google Patents

基于互联网的长输油气管道数据监测分析*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，涉及油气管道数据监测技术领域，用于解决现有的长输油气管道数据监测存在不能对油气管道更全面的监测，导致不能及时监测到油气管道发生形变，长输油气管道出现泄漏等问题；包括服务器和至少一个与服务器通过互联网通信连接的数据采集端，所述数据采集端安装在长输油气管道上，用于采集长输油气管道的管道信息并将其传输至服务器；本发明通过数据采集端全面的采集长输油气管道的管道信息，然后再通过数据分析模块对管道信息进行分析得到处理结果，进而进行异常结构监测，以便于及时发现长输油气管道形变问题，进而进行相应操作。

Description

基于互联网的长输油气管道数据监测分析***
技术领域
本发明涉及油气管道数据监测技术领域，具体为基于互联网的长输油气管道数据监测分析***。
背景技术
长输油气管道已成为能源运输的主要载体，因此，长输油气管道的运营安全事关重要；而互联网+油气管道行业运营是未来发展的趋势，以便于油气管道企业更好的监管；
而长输油气管道数据监测过程中存在不能对油气管道更全面的监测，导致不能及时监测到油气管道发生形变，进而出现长输油气管道泄漏等问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的长输油气管道数据监测存在不能对油气管道更全面的监测，导致不能及时监测到油气管道发生形变，长输油气管道出现泄漏等问题，而提出一种基于互联网的长输油气管道数据监测分析***。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，包括服务器和至少一个与服务器通过互联网通信连接的数据采集端，所述数据采集端安装在长输油气管道上，用于采集长输油气管道的管道信息并将其传输至服务器；其特征在于，所述服务器包括数据接收模块、数据库、数据分析模块和监测显示模块；
所述数据接收模块用于接收数据采集端发送的管道信息并将其发送至数据库；所述数据库用于对管道信息进行存储；其中管道信息包括位置和对应的采集数据及时间戳，采集数据包括采集的类别名称和类别名称对应的采集内容；
所述数据分析模块用于对管道信息进行分析，具体分析过程为：
统计同一位置处的采集数据以得到同一位置的汇总数据，将汇总数据中的每一类别名称的采集内容分为一组并标记为子任务，统计所有子任务的数量，当子任务的数量小于或等于设定数量阈值时，对子任务进行处理以得到对应的处理结果；当子任务的数量大于设定数量阈值时，统计同一类别名称的子任务数量并将其均匀分为若干组以得到任务组，其中任务组有若干数量子任务构成的集合；将任务组发送至数据处理端并接收数据处理端反馈的处理结果；其中处理结果为正常压力结果、异常压力结果；当处理结果为异常压力结果时，生成对应位置处管道的异常显示指令并发送至监测显示模块；
所述监测显示模块用于接收异常显示指令并进行异常显示；
作为本发明的一种优选实施方式，所述服务器内还包括：
信息采集模块，用于采集与服务器通信连接的数据处理端的终端信息并将终端信息发送至信息分析模块；其中，终端信息包括硬件参数数据和位置；
信息分析模块，用于接收终端信息并进行分析以得到数据处理端的信息分析值，具体过程为：
设定所有硬件参数均对应一个预设参数值，将数据处理端的硬件参数与所有硬件参数进行匹配以得到对应的预设参数值，将所有匹配到的预设参数值进行求和得到参数总值；向数据处理端发送信息测试信令以获取数据处理端接收到信息测试信令的时间戳，将发送信息测试信令的时间戳与数据处理端接收的时间戳进行时间差值计算得到响应间隔时长；
获取数据处理端的务分值；当数据处理端为初始注册时，务分值取一；将参数总值、响应间隔时长和务分值进行归一化处理，提取三者归一化处理后的数值分别标记为第一数值、第二数值和第三数值；以第一数值和第二数值的长度为半径作角度为四十五度的扇形以得到两个扇形，将两个扇形的圆心进行重合，然后选取两个扇形对应圆弧上的中点，将两个中点连线得到弧连线，选取弧连线的中点，再以该弧连线的中点为起始点，以第三数值为长度，作垂直于弧连线的直线，将直线的终点与弧连线的两端连线以得到三角形，计算三角形的面积并提取面积的数值将其标记为数据处理端的信息分析值；并将其发送至数据库内。
作为本发明的一种优选实施方式，所述数据分析模块将任务组发送至数据处理端的具体过程为：获取数据处理端的信息分析值，将信息分析值与设定分析阈值进行比对，去除信息分析值小于设定分析阈值的数据处理端，将剩余的数据处理端依据信息分析值的大小由大到小进行排序，然后统计任务组的数量，将任务组的数量与数据处理端的数量进行比对，当任务组的数量小于或等于数据处理端的数量时，将任务组由前至后依次发送到数据处理端；当任务组的数量大于数据处理端的数量时，将任务组的数量除以数据处理端的数量得到数量比，提取数量比中的整数，将对应整数个任务组依次发送至数据处理端，然后再将剩余的任务组依次由前至后发送到数据处理端。
作为本发明的一种优选实施方式，所述数据分析模块内还包括：
任务采集单元，用于采集数据处理端接收到任务组的第一时间戳以及反馈任务组对应的处理结果的第二时间戳和数据处理端接收到任务组的总数量并将其发送至务分处理单元；
务分处理单元，用于对数据处理端进行务分值分析，具体分析过程为：将第一时间戳和第二时间戳进行时间差计算得到单次分析时长，将所有的单次分析时长的数值除以对应接收到任务组的数量得到分析比，将所有的分析比依据第二时间戳的先后顺序填充在以分析比和第二时间错构成的坐标系中，然后依次连接相邻的两个分析比得到对应的折线图，计算相邻两个分析比连线的斜率以及两个分析比连线与竖坐标轴的夹角；设定若干个夹角范围i，i＝1，2，……， n，n为夹角范围的总数，取值为正整数；每个夹角范围i均对应的预设系数Qi；当两个分析比连线与竖坐标轴的夹角在夹角范围i内，则将该相邻两个分析比连线的斜率标记为Xi；代入公式
Figure BDA0003684532520000041
得到数据处理端的务分值，其中，k1和k2为预设权重系数；M为数据处理端接收到任务组的总数量；
作为本发明的一种优选实施方式，所述数据采集端包括安装在长输油气管道上的采集装置，采集装置上安装有壳体，壳体的内部安装有齿轮以及用于驱动齿轮转到的电机，采集装置的侧壁设置有环形腔，环形腔内安装有转动环形板，环形板位于环形腔内的一侧设置有若干个与齿轮啮合的齿槽8，环形板的另一侧安装有横杆的一端，横杆的另一端安装有辅助支撑环，横杆的底端面安装有若干个弧形板，弧形板与横杆之间安装有压力传感器，弧形板的底端面与长输油气管道的外表面相切，压力传感器用于采集弧形板受到的压力数据；
作为本发明的一种优选实施方式，所述壳体内还安装有汇总发送模块和供电模块；汇总发送模块用于采集压力传感器的压力数据并将其发送至服务器；供电模块用于为电机以及压力传感器和汇总发送模块提供电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过数据采集端全面的采集长输油气管道的管道信息，然后再通过数据分析模块对管道信息进行分析得到处理结果，进而进行异常结构监测，以便于及时发现长输油气管道形变问题，进而进行相应操作，避免长输油气管道出现泄漏问题；
2、本发明通过电机驱动齿轮转到，从而通过齿轮和齿槽啮合带动转动环形板转到，继而带动横杆绕长输油气管道的表面转到，横杆在转动的同时，压力传感器采集弧形板受到的压力，当长输油气管道的管道表面发生形变时，使得弧形板与长输油气管道表面之间的压力发生变化。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明服务器的原理框图；
图2为本发明数据分析模块的原理框图；
图3为本发明的数据采集端整体结构示意图；
图4为本发明的采集装置结构示意图；
图5为本发明的压力传感器安装示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，包括服务器和若干个数据采集端；其中数据采集端通过互联网与服务器通信连接并进行数据交换；
请参阅图3-5所示，数据采集端安装在长输油气管道2上，数据采集端包括采集装置1，采集装置1上安装有壳体11，壳体11的内部安装有齿轮12以及用于驱动齿轮12转到的电机以及汇总发送模块和供电模块；采集装置1的侧壁设置有环形腔，环形腔内安装有转动环形板13，环形板13位于环形腔内的一侧设置有若干个与齿轮12啮合的齿槽18，环形板13的另一侧安装有横杆14的一端，横杆14的另一端安装有辅助支撑环15，横杆14的底端面安装有若干个弧形板17，弧形板17与横杆14之间安装有压力传感器16，弧形板17的底端面与长输油气管道2的外表面相切，压力传感器16用于采集弧形板17受到的压力数据；汇总发送模块用于采集压力传感器16的压力数据以及压力传感器16 的测量的位置并将其发送至服务器；供电模块用于为电机以及压力传感器16和汇总发送模块提供电能；通过电机驱动齿轮12转到，从而通过齿轮12和齿槽 18啮合带动转动环形板13转到，继而带动横杆14绕长输油气管道2的表面转到，横杆14在转动的同时，压力传感器16采集弧形板17受到的压力，当长输油气管道2的管道表面发生形变时，使得弧形板17与长输油气管道2表面之间的压力发生变化；横杆14上还可以安装用于拍摄长输油气管道2图像的拍照组件，以便于通过拍照组件采集长输油气管道2的图像并发送至服务器进行图像分析；
请参阅图1所示，服务器包括数据接收模块、数据库、数据分析模块、监测显示模块、信息采集模块和信息分析模块；
数据接收模块接收数据采集端发送的管道信息并将其发送至数据库；所述数据库用于对管道信息进行存储；其中管道信息包括位置和对应的采集数据及时间戳，采集数据包括采集的类别名称和类别名称对应的采集内容，具体为压力和压力值；
数据分析模块对管道信息进行分析，具体为：
统计同一位置处的采集数据以得到同一位置的汇总数据，将汇总数据中的每一类别名称的采集内容分为一组并标记为子任务，同一类别名称为同一压力传感器编号对应不同采集时刻的压力值；
统计所有子任务的数量，当子任务的数量小于或等于设定数量阈值时，对子任务进行处理以得到对应的处理结果；当压力值发生变化时，则将该压力标记为异常压力结果；
当子任务的数量大于设定数量阈值时，统计同一类别名称的子任务数量并将其均匀分为若干组以得到任务组，其中任务组有若干数量子任务构成的集合；将任务组发送至数据处理端，具体发生过程为：
获取数据处理端的信息分析值，将信息分析值与设定分析阈值进行比对，去除信息分析值小于设定分析阈值的数据处理端，将剩余的数据处理端依据信息分析值的大小由大到小进行排序，然后统计任务组的数量，将任务组的数量与数据处理端的数量进行比对，当任务组的数量小于或等于数据处理端的数量时，将任务组由前至后依次发送到数据处理端；当任务组的数量大于数据处理端的数量时，将任务组的数量除以数据处理端的数量得到数量比，提取数量比中的整数，将对应整数个任务组依次发送至数据处理端，然后再将剩余的任务组依次由前至后发送到数据处理端；
请参阅图2所示，数据分析模块内还包括任务采集单元和务分处理单元；任务采集单元采集数据处理端接收到任务组的第一时间戳以及反馈任务组对应的处理结果的第二时间戳和数据处理端接收到任务组的总数量；务分处理单元对数据处理端进行务分值分析，将第一时间戳和第二时间戳进行时间差计算得到单次分析时长，将所有的单次分析时长的数值除以对应接收到任务组的数量得到分析比，将所有的分析比依据第二时间戳的先后顺序填充在以分析比和第二时间错构成的坐标系中，然后依次连接相邻的两个分析比得到对应的折线图，计算相邻两个分析比连线的斜率以及两个分析比连线与竖坐标轴的夹角；设定若干个夹角范围i，i＝1，2，……，n，n为夹角范围的总数，取值为正整数；每个夹角范围i均对应的预设系数Qi；当两个分析比连线与竖坐标轴的夹角在夹角范围i内，则将该相邻两个分析比连线的斜率标记为Xi；代入公式
Figure BDA0003684532520000081
得到数据处理端的务分值，其中，k1和k2为预设权重系数，可以取值为0.55和0.45；M为数据处理端接收到任务组的总数量；上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；
接收数据处理端反馈的处理结果；其中处理结果为正常压力结果、异常压力结果；当处理结果为异常压力结果时，生成对应位置处管道的异常显示指令并发送至监测显示模块；
监测显示模块用于接收异常显示指令并进行异常显示，具体显示为：提示异常文字以及对应位置和声光提醒等提示操作；
信息采集模块采集数据处理端的终端信息并将终端信息发送至信息分析模块；其中，终端信息包括硬件参数数据和位置等；数据处理端为计算机或台式电脑或笔记本电脑等具有数据处理功能的设备；
信息分析模块接收终端信息并进行分析以得到数据处理端的信息分析值，具体过程为：
设定所有硬件参数均对应一个预设参数值，将数据处理端的硬件参数与所有硬件参数进行匹配以得到对应的预设参数值，将所有匹配到的预设参数值进行求和得到参数总值；向数据处理端发送信息测试信令以获取数据处理端接收到信息测试信令的时间戳，将发送信息测试信令的时间戳与数据处理端接收的时间戳进行时间差值计算得到响应间隔时长；
获取数据处理端的务分值；当数据处理端为初始注册时，务分值取一；将参数总值、响应间隔时长和务分值进行归一化处理，提取三者归一化处理后的数值分别标记为第一数值、第二数值和第三数值；以第一数值和第二数值的长度为半径作角度为四十五度的扇形以得到两个扇形，将两个扇形的圆心进行重合，然后选取两个扇形对应圆弧上的中点，将两个中点连线得到弧连线，选取弧连线的中点，再以该弧连线的中点为起始点，以第三数值为长度，作垂直于弧连线的直线，将直线的终点与弧连线的两端连线以得到三角形，计算三角形的面积并提取面积的数值将其标记为数据处理端的信息分析值并将其发送至数据库内；
本发明在使用时，通过数据采集端全面的采集长输油气管道2的管道信息，然后再通过数据分析模块对管道信息进行分析得到处理结果，进而进行异常结构监测，以便于及时发现长输油气管道2形变问题，进而进行相应操作，避免长输油气管道2出现泄漏问题；通过电机驱动齿轮12转到，从而通过齿轮12 和齿槽18啮合带动转动环形板13转到，继而带动横杆14绕长输油气管道2的表面转到，横杆14在转动的同时，压力传感器16采集弧形板17受到的压力，当长输油气管道2的管道表面发生形变时，使得弧形板17与长输油气管道2表面之间的压力发生变化；
数据分析模块统计管道信息内处理的子任务的数量，当数量过多时，将其发送至数据处理端进行处理，以提高数据处理结果的效率。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，包括服务器和至少一个与服务器通过互联网通信连接的数据采集端，所述数据采集端安装在长输油气管道上，用于采集长输油气管道的管道信息并将其传输至服务器；其特征在于，所述服务器包括数据接收模块、数据库、数据分析模块和监测显示模块；
所述数据接收模块用于接收数据采集端发送的管道信息并将其发送至数据库；所述数据库用于对管道信息进行存储；
所述数据分析模块用于对管道信息进行分析，具体分析过程为：
统计同一位置处的采集数据以得到同一位置的汇总数据，将汇总数据中的每一类别名称的采集内容分为一组并标记为子任务，统计所有子任务的数量，当子任务的数量小于或等于设定数量阈值时，对子任务进行处理以得到对应的处理结果；当子任务的数量大于设定数量阈值时，统计同一类别名称的子任务数量并将其均匀分为若干组以得到任务组，其中任务组有若干数量子任务构成的集合；将任务组发送至数据处理端并接收数据处理端反馈的处理结果；其中处理结果为正常压力结果、异常压力结果；当处理结果为异常压力结果时，生成对应位置处管道的异常显示指令并发送至监测显示模块；
所述监测显示模块用于接收异常显示指令并进行异常显示。
2.根据权利要求1所述的基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，其特征在于，所述服务器内还包括：
信息采集模块，用于采集与服务器通信连接的数据处理端的终端信息并将终端信息发送至信息分析模块；
信息分析模块，用于接收终端信息并进行分析以得到数据处理端的信息分析值，具体过程为：
设定所有硬件参数均对应一个预设参数值，将数据处理端的硬件参数与所有硬件参数进行匹配以得到对应的预设参数值，将所有匹配到的预设参数值进行求和得到参数总值；向数据处理端发送信息测试信令以获取数据处理端接收到信息测试信令的时间戳，将发送信息测试信令的时间戳与数据处理端接收的时间戳进行时间差值计算得到响应间隔时长；
获取数据处理端的务分值；将参数总值、响应间隔时长和务分值进行归一化处理，提取三者归一化处理后的数值分别标记为第一数值、第二数值和第三数值；以第一数值和第二数值的长度为半径作角度为四十五度的扇形以得到两个扇形，将两个扇形的圆心进行重合，然后选取两个扇形对应圆弧上的中点，将两个中点连线得到弧连线，选取弧连线的中点，再以该弧连线的中点为起始点，以第三数值为长度，作垂直于弧连线的直线，将直线的终点与弧连线的两端连线以得到三角形，计算三角形的面积并提取面积的数值将其标记为数据处理端的信息分析值。
3.根据权利要求2所述的基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，其特征在于，所述数据分析模块将任务组发送至数据处理端的具体过程为：获取数据处理端的信息分析值，将信息分析值与设定分析阈值进行比对，去除信息分析值小于设定分析阈值的数据处理端，将剩余的数据处理端依据信息分析值的大小由大到小进行排序，然后统计任务组的数量，将任务组的数量与数据处理端的数量进行比对，当任务组的数量小于或等于数据处理端的数量时，将任务组由前至后依次发送到数据处理端；当任务组的数量大于数据处理端的数量时，将任务组的数量除以数据处理端的数量得到数量比，提取数量比中的整数，将对应整数个任务组依次发送至数据处理端，然后再将剩余的任务组依次由前至后发送到数据处理端。
4.根据权利要求3所述的基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，其特征在于，所述数据分析模块内还包括：
任务采集单元，用于采集数据处理端接收到任务组的第一时间戳以及反馈任务组对应的处理结果的第二时间戳和数据处理端接收到任务组的总数量并将其发送至务分处理单元；
务分处理单元，用于对数据处理端进行务分值分析，具体分析过程为：将第一时间戳和第二时间戳进行时间差计算得到单次分析时长，将所有的单次分析时长的数值除以对应接收到任务组的数量得到分析比，将所有的分析比依据第二时间戳的先后顺序填充在以分析比和第二时间错构成的坐标系中，然后依次连接相邻的两个分析比得到对应的折线图，计算相邻两个分析比连线的斜率以及两个分析比连线与竖坐标轴的夹角，并进行处理以得到数据处理端的务分值。
5.据权利要求1所述的基于互联网的长输油气管道数据监测分析***，其特征在于，所述数据采集端包括安装在长输油气管道上的采集装置，采集装置上安装有壳体，壳体的内部安装有齿轮以及用于驱动齿轮转到的电机，采集装置的侧壁设置有环形腔，环形腔内安装有转动环形板，环形板位于环形腔内的一侧设置有若干个与齿轮啮合的齿槽，环形板的另一侧安装有横杆的一端，横杆的另一端安装有辅助支撑环，横杆的底端面安装有若干个弧形板，弧形板与横杆之间安装有压力传感器。
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