基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统

技术领域

本发明涉及多通路管系监管控制技术领域，尤其是基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统。

背景技术

多通路管系主要是由多通组合管组成的管路输送系统，其常用于输送具有热能能量的蒸汽、流体等介质的输送。近年来，利用多通路管系输送热能得到了广泛的应用。

当多通路管系进行热流体热输送的过程中通常会随着输送里程的变化出现热输送的能量损耗，因此在现有技术中通常会采用改善管路质量、结构以及监测管路及内部热流体输送状态的方式实现对管路热输送的能量及安全性的平衡。

例如，在专利授权公开号为CN213393931、IPC分类号为F16L9/14的专利文献中就公开了一种导热系数低的多层预制保温管，从保温管结构可以看出，其主要是从改善保温管的导热系数来达到降低能量损耗的目的。

另外，在专利授权公开号为CN109214481A、IPC分类号为G06Q10/00的专利文献中就公开了一种管路供热控制管理系统及方法，从其管理系统中可以看出，上述专利利用手机端对断热用户实现无线网络监管，确保服务的全过程、痕迹化管理。

通过上述现有技术可以看出，现有的多通路管系热输送过程中主要是从管路结构改进及输送末端节点的管控来达到管理控制整个热输送系统的目的。但是，现有技术中的这种改进存在着一定的不足之处：首先，这种管路材质的改进只适合于新的多通路管系的施工应用，而在实际工作中老旧管系却是更需要监管管控的目标，其存在的安全隐患更大，若通过全部置换新的管路来达到解决的目的并不现实；其次，针对老旧管系系统只进行起始端和末端的监测并无法监管整个输送过程中的安全隐患，对于热输送平衡监管及安全监管的能力有限，存在较大的片面性。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统，包括：多通路管系内置热源水参数获取单元，用于实现对目标多通路管系内部输送状态下的热源水的相关参数进行获取。

一级管网运行参数获取单元，用于实现对多通路管系中的一级管网的运行参数的获取。

二级管网运行参数获取单元，用于实现对供热管系统中多通路管系的二级管网的运行参数的获取。

多通路管系热输送安全评估单元，用于对多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元获取的相关参数信息进行分析处理并进行整个供热系统中的目标多通路管系的安全运行实现评估分析并得出结论。

分流管控单元，用于接收多通路管系热输送安全评估单元、多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元以及二级管网运行参数获取单元的处理结果并获取目标异常点位置后下发分流管控指令。

物联云端数据库，用于储存目标多通路管系相关的全部阈值参数及全部设计参数信息，并供各单元云端提取。

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系内置热源水参数获取单元中的目标多通路管系内部输送状态下的热源水的相关参数包括：管路内部热源水的导电率，多通路管系起始端的入管热源水温度，多通路管系管系末端的出管热源水温度，整个多通路管系中地下预埋管路的有效长度以及地上架空管路的有效长度。

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系内置热源水参数获取单元的具体工作过程如下：获取流动状态下的各阶段处的管路内部热源水的导电率

利用公式

获取目标多通路管系的起始端处的各管内取样位置处的入管热源水温度

获取目标多通路管系的管系末端的各管内取样位置处的出管热源水温度

通过分析公式

当热源水热输送温度损耗偏差度

在上述任一方案中优选的是，所述一级管网运行参数获取单元的工作过程如下：从外部扫描结构图像信息获取一级管网中每段管路内部的各水垢取样点处的水垢体积，记为

同时获取一级管网中每段管路内部的各裂缝取样点处的裂缝数量

通过分析公式

当对应段的管路内部任意位置处的水垢体积

获取对应段的管路内部的热源水在单位时间段内的平均流速

通过分析公式

其中，

获取当前段管路的转弯接头的数量

通过分析公式

其中，

通过分析公式

根据一级管网管路安全输送系数

在上述任一方案中优选的是，所述二级管网运行参数获取单元的具体工作过程如下：获取二级管网中各相邻管路之间的法兰盘连接部位内部的热源水的流速，在每个法兰盘连接部位内部均进行沿其圆周向的多点取样，并将其当前取样点位处单位时间内的取样点流速记为

计算当前同一个法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

获取二级管网中各相邻管路之间的法兰盘连接部位处的各螺母垫圈的振动幅度，记为

通过分析公式

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系热输送安全评估单元的具体工作过程包括：获取热源水热输送温度损耗偏差度

当热源水热输送温度损耗偏差度

其中，

将多通路管系热输送安全评估系数

当前多通路管系热输送状态处于不稳定运行状态时，发出异常预警信号。

在上述任一方案中优选的是，所述分流管控单元的具体工作过程如下：获取接收多通路管系热输送安全评估单元的处理结果及多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元的处理结果。

当显示当前多通路管系热输送状态处于不稳定运行状态时，向供热系统的一级管网、二级管网的全管系部位对应的各检修工作站下发全管系检修维护信号。

各检修工作站的检修人员对其所属的管路管段完成检修并上报检修结果。

获取多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元的处理结果并根据接收到的异常预警信号锁定对应异常点位坐标，查找当前异常点位坐标对应所属的检修工作站。

通知当前异常点位坐标对应所属的检修工作站内维修人员前往对应异常点位坐标完成对应管路的检修、维护。

当一级管网、二级管网对应的检修维修工作全部完成后，重新运行多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元，并获取各单元的处理结果，直至各单元无异常预警信号为止。

重新计算多通路管系热输送安全评估单元的处理结果，直至无异常预警信号为止，否则重复上述步骤。

在上述任一方案中优选的是，各所述检修工作站对所属区域内的管路完成检修后对检修管道部位进行标记并在标记部位进行相关信息的填写记录，同时将标记信息拍照上传至物联云端数据库储存；对应管路部位的标记信息用于供后续现场维修人员参阅以便于了解当前管路部位的历史维修记录。

在上述任一方案中优选的是，在对应维修管路部位进行固定耐腐蚀标牌标记，标记时利用耐腐蚀标牌颜色完成等级划定，其中，红色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为重度隐患维修，黄色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为中度隐患维修，绿色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为轻度隐患维修。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统能够针对一级管网、二级管网完成全面的内部热源水的参数信息监测，同时能够对运行过程中的一级管网运行安全性、二级管网运行安全性的有效地分析评估，以此得到整个供热系统中的多通路管系的安全性完成综合评估，有效监管系统运行的稳定性并及时预警异常部位。

2、本发明中设计时针对高温高压的一级管网的管路部位完成水垢、裂缝及锈蚀的综合参数获取并完成分析后实现对管路的安全性及破裂风险的计算分析，有效地对一级管网易破裂的情况完成监管分析，同时多参数监测管路内部热源水的水质导电率等实现对管路运行的水质情况及水温热输送情况的综合评估。

3、考虑到，二级管网相对与一级管网存在低压低温的情况，因此其管路本身的安全隐患较低，在此对其分散设置的管路完成各法兰连接部位的敏感点位进行水流流速分析，通过热源水流速变化率及螺母垫圈的振动情况有效、及时预警管路连接部位的风险，多取样点位进行分析时不仅通过单一法兰连接部位进行预警分析，同时还能够综合分析整个二级管网内的多个法兰连接部位的综合泄漏风险预警。

4、当各单元出现异常预警信号时，分流管控单元能够向各个检修工作站发送检修信号，同时在各管路检修部位完成检修后，设置对应的防腐标牌实现标记，有效为下次进行检修的人员提供参考依据，降低后续维修时的无用工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的各单元的线路连接图。

图2为本发明的分流管控单元与多通路管系及各检修工作站的连接图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

参照图1-图2，本发明提供了一种基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统，其用于全面性实现对供热系统中的目标多通路管系热输送状态进行监管及平衡控制，所述基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统包括多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元、多通路管系热输送安全评估单元、分流管控单元、物联云端数据库；所述多通路管系内置热源水参数获取单元、所述一级管网运行参数获取单元、所述二级管网运行参数获取单元、所述多通路管系热输送安全评估单元、所述分流管控单元分别与所述物联云端数据库信号连接。

多通路管系内置热源水参数获取单元，用于实现对目标多通路管系内部输送状态下的热源水的相关热水参数进行获取。

一级管网运行参数获取单元，用于实现对多通路管系中的一级管网的运行参数的获取。

二级管网运行参数获取单元，用于实现对供热管系统中多通路管系的二级管网的运行参数的获取。

多通路管系热输送安全评估单元，用于对多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元获取的相关参数信息进行分析处理并进行目标供热系统中的目标多通路管系的安全运行实现评估分析并得出结论。

分流管控单元，用于接收多通路管系热输送安全评估单元、多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元以及二级管网运行参数获取单元的处理结果并获取目标异常点位置后下发分流管控指令。

物联云端数据库，用于储存目标多通路管系相关的全部阈值参数及全部设计参数信息，并供各单元云端提取。

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系内置热源水参数获取单元中的目标多通路管系内部输送状态下的热源水的相关参数包括：管路内部热源水的导电率，多通路管系起始端的入管热源水温度，多通路管系管系末端的出管热源水温度，整个多通路管系中地下预埋管路的有效长度以及地上架空管路的有效长度。

需要说明的是，在进行参数获取前，按照常规手段对管路取样点位预先安装对应的传感器元件并配置对应的太阳能电池，施工时由本领域的常规安装人员完成匹配安装即可；其中，与原始的多通路管系相关的设计参数预先存入物联云端数据库内部，便于后续随时提取使用。

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系内置热源水参数获取单元的具体工作过程如下：

获取流动状态下的各阶段处的管路内部热源水的导电率

利用公式

需要说明的是，水质变化系数通过获取导电率的变化能够反映出当前管路内部热源水的电阻变化情况，同时反映出水质的好坏情况，当随着内部热源水的导电率

获取目标多通路管系的起始端处的各管内取样位置处的入管热源水温度

获取目标多通路管系的管系末端的各管内取样位置处的出管热源水温度

通过分析公式

当热源水热输送温度损耗偏差度

需要说明的是，在关系管路内部的热水源实际运行过程中，通过预先获取管路的设计参数信息得到常规的各项系数，同时考虑到地下预埋管路与地上架空管路的影响权重的不同，根据行业常识选择合适的权重占比，通过保温损耗计算公式及常规计算或理论得到的管路保温损耗理论值进行比较后能够得到当前的热源水热输送温度损耗偏差度，从而较为准确的反映出当前管系在运行过程中的热源水热输送温度损耗偏差度是否存在过度偏差的问题，进而快速反应当前管路的运行状态是否达标，根据计算结果可以快速得出判断。

在上述任一方案中优选的是，所述一级管网运行参数获取单元的工作过程如下：

从外部扫描结构图像信息获取一级管网中每段管路内部的各水垢取样点处的水垢体积，记为

同时获取一级管网中每段管路内部的各裂缝取样点处的裂缝数量

通过分析公式

当对应段的管路内部任意位置处的水垢体积

需要说明的是，一级管网存在高温高压的运行特点，其水温一般可以达到70°以上，该温度状态下的相对于低温水更容易析出水垢，当水垢侵蚀及气蚀增加后会对管路造成严重的损坏，故针对水垢监测可以有效地避免水垢因子带来的不确定性的隐患造成的管路破裂的风险，另外，在依靠水垢监测的同时还针对管道内部的直观裂纹数量及锈蚀点的数量进行监管统计与分析，综合水垢因子实现了高压管道安全性的多因子获取及综合评判，有效地保证对管路受损及破裂隐患的及时预警。

获取对应段的管路内部的热源水在单位时间段内的平均流速

通过分析公式

其中，

获取当前段管路的转弯接头的数量

通过分析公式

其中，

在分析并监管管路受损系数的前提下，考虑到管路的不稳定运行造成的失水或抢水等因素及水击现象对管道的损坏，弯管数量对管路阻力的增值，在此将管路受损系数因子、管路水击压力过载率因子、单段管路安全输送系数因子完成多参数的分析后，能够有效地得到当前的一级管网管路安全运行状态的好坏，同时多因子单独计算、综合分析的方式能够在单个因子超过阈值时起到异常预警的目的，同时又可以通过多因子的分析实现监测整个一级管网管路安全运行状态，有效地提高监管的灵敏度。

通过分析公式

根据一级管网管路安全输送系数

理论修正系数以及一级管网管路安全输送系数的设定的对应阈值均由本领域的技术人员根据管路的材质、尺寸及运行额定水压等数值进行选定，以提高计算过程中的误差，提高计算数值的相对准确性，此处不再赘述。

在上述任一方案中优选的是，所述二级管网运行参数获取单元的具体工作过程如下：

获取二级管网中各相邻管路之间的法兰盘连接部位内部的热源水的流速，在每个法兰盘连接部位内部均进行沿其圆周向的多点取样，并将其当前取样点位处单位时间内的取样点流速记为

计算当前同一个法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

需要说明的是，由于二级管网存在低压低温广布分散的特点，在此将法兰盘连接部位作为关键易漏点位，采用环形多点取样的方式能够保证对法兰盘连接部位的全面监测。

通过多点监测分析的方式实现对内部热源水的水流变化率的计算，当法兰盘连接部位内部出现泄漏时会造成涡流或湍流现象，因此当前泄漏点位的水流速度会发生方向和速度上的变化，控制对易泄露点位的水流流速的监管能够有效地保证对泄漏的监管。

获取二级管网中各相邻管路之间的法兰盘连接部位处的各螺母垫圈的振动幅度，记为

通过分析公式

需要说明的是，考虑到泄漏部位泄漏的机械影响因子为当前的法兰盘连接部位处的连接件松动导致，因此控制对各个法兰盘连接部位处的螺母垫圈的监管可以实现在出现泄漏趋势时及时对法兰盘连接部位处的螺母垫圈情况进行及时把控，有效地配合热源水的流速的变化来双效的监管，从而避免了因小范围孔蚀造成泄漏而无法预测或发现的情况的发生，依靠热源水的流速变化配合泄漏的水流冲击造成的螺母垫圈振动的因素影响，压力及水流冲击力等造成的螺母垫圈的振动等因素的影响，提高监管的精确度。

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

若当前法兰盘连接部位内部的热源水流速变化率

当前法兰盘连接部位存在重度泄漏风险、中度泄漏风险、安全运行状态或处于低泄漏风险状态的评判时，根据行业内部对于机械管路的振动允许标准进行预先考虑，依靠本领域的常规技术及行业经验参照完成对相关设定阈值的制定，具体选择阈值设计时考虑当前管路实际运行状态，由本领域技术人员按照常规技术完成技术即可，此处不再赘述。

在上述任一方案中优选的是，所述多通路管系热输送安全评估单元的具体工作过程包括：获取热源水热输送温度损耗偏差度

当热源水热输送温度损耗偏差度

其中，

将多通路管系热输送安全评估系数

当前多通路管系热输送状态处于不稳定运行状态时，发出异常预警信号。

在上述任一方案中优选的是，所述分流管控单元的具体工作过程如下：获取接收多通路管系热输送安全评估单元的处理结果及多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元的处理结果。

当显示当前多通路管系热输送状态处于不稳定运行状态时，向供热系统的一级管网、二级管网的全管系部位对应的各检修工作站下发全管系检修维护信号。

需要说明的是，不仅需要监测各参数获取单元的分析结果，同时需要结合多通路管系热输送安全评估单元的处理结果，从而可以及时有效地针对存在隐患的点位及整体的安全性均可以完成监管，当任意结果存在异常时均可以完成快速预警并及时定位异常点位；当整体结果存在异常但各个单点结果并无异常时，需要考虑综合累加带来的整体异常，因此需要下发全管系检修维护信号，实现全程的有效运维监管，及时排除潜在的安全隐患。

各检修工作站的检修人员对其所属的管路管段完成检修并上报检修结果。

获取多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元的处理结果并根据接收到的异常预警信号锁定对应异常点位坐标，查找当前异常点位坐标对应所属的检修工作站。

通知当前异常点位坐标对应所属的检修工作站内维修人员前往对应异常点位坐标完成对应管路的检修、维护。

当一级管网、二级管网对应的检修维修工作全部完成后，重新运行多通路管系内置热源水参数获取单元、一级管网运行参数获取单元、二级管网运行参数获取单元，并获取各单元的处理结果，直至各单元无异常预警信号为止。

重新计算多通路管系热输送安全评估单元的处理结果，直至无异常预警信号为止，否则重复上述步骤。

对应点位维修能够有效地提高维修的效率，使得维修监管更具有针对性，同时在维修后及时完成上报能够实现对应维修数据上传物联云端数据库，有效地保证整个系统对当前参数的获取，便于后续监管、监测时及时完成动态修正。

在上述任一方案中优选的是，各所述检修工作站对所属区域内的管路完成检修后对检修管道部位进行标记并在标记部位进行相关信息的填写记录，同时将标记信息拍照上传至物联云端数据库储存；对应管路部位的标记信息用于供后续现场维修人员参阅以便于了解当前管路部位的历史维修记录。

物联云端数据库用于储存历史维修记录，通过对历史维修记录的存储可便于后续各单元的及时提取，提取完成后便于在下一轮参数获取时完成有效历史参数的获取。

在上述任一方案中优选的是，在对应维修管路部位进行固定耐腐蚀标牌标记，标记时利用耐腐蚀标牌颜色完成等级划定，其中，红色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为重度隐患维修，黄色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为中度隐患维修，绿色耐腐蚀标牌代表历史维修部位的情况为轻度隐患维修。

维修部位完成维修后利用不同颜色的耐腐蚀标牌进行标记并记载相关历史维修信息，能够有效帮助后续维修人员及时有效地了解当前部位的管路的维修状态，根据历史维修情况便于制动后续的维修策略。

从整体上来看，本基于物联数据处理的多通路管系热输送平衡控制监管系统能够针对一级管网、二级管网完成全面的内部热源水的参数信息监测，同时能够对运行过程中的一级管网运行安全性、二级管网运行安全性的有效地分析评估，以此得到整个供热系统中的多通路管系的安全性完成综合评估，有效监管系统运行的稳定性并及时预警异常部位；针对高温高压的一级管网的管路部位完成水垢、裂缝及锈蚀的综合参数获取并完成分析后实现对管路的安全性及破裂风险的计算分析，有效地对一级管网易破裂的情况完成监管分析，同时多参数监测管路内部热源水的水质导电率等实现对管路运行的水质情况及水温热输送情况的综合评估；当各单元出现异常预警信号时，分流管控单元能够向各个检修工作站发送检修信号，同时在各管路检修部位完成检修后，设置对应的防腐标牌实现标记，有效为下次进行检修的人员提供参考依据，降低后续维修时的无用工作量；二级管网相对与一级管网存在低压低温的情况，因此其管路本身的安全隐患较低，在此对其分散设置的管路完成各法兰连接部位的敏感点位进行水流流速分析，通过热源水流速变化率及螺母垫圈的振动情况有效、及时预警管路连接部位的风险，多取样点位进行分析时不仅通过单一法兰连接部位进行预警分析，同时还能够综合分析整个二级管网内的多个法兰连接部位的综合泄漏风险预警。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。