城市燃气管道监控与管理系统

技术领域

本发明涉及燃气管道的风险管理技术领域，是一种城市燃气管道监控与管理系统。

背景技术

随着我国“西气东输”、“俄气南供”、“近海气登陆”等工程的实施，越来越多的城市会用上天然气。城市燃气作为一种可高效利用的清洁能源，具有减少大气污染以及实现可持续发展的作用。随着国民经济以及现代科技的快速发展，人们对清洁能源的需求日益增大，大量的燃气管道运行在人口稠密、经济集中的城市。由于燃气本身具有易燃易爆性，其一旦发生事故往往会给城市居民的生命和财产带来巨大的损失，给社会造成深远的不良影响。

因而城市燃气管道运行的安全可靠性问题便显得尤为重要。目前国内关于燃气管道失效抢险是被动的应急维修方法，尚没有形成很好的管理系统实现管道风险评价预警等主动管理。为保护全民人身和财产安全，需要建立合理、完善、实用的城市燃气管道系统安全评价体系，建立“预防型”安全管理理念，提供多种可操作的方法，便于进行城市燃气管道系统的安全管理工作。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题进行改进，即本发明所需要解决的技术问题是提出一种城市燃气管道监控与管理系统，该系统可实现对城市燃气管道杂散电流监控、数据分析处理、全生命周期管理、风险预警、数据查询、风险分布显示。

本发明通过以下技术方案予以实现：

城市燃气管道监控与管理系统,包括:

管道杂散电流监控模块,用以监控管道的杂散电流变化干扰情况, 对超过阈值的数据进行风险预警，并将监测的杂散电流数据及风险预警数据保存至风险管理数据库；

管道杂散电流数据分析模块，用以对杂散电流数据进行分析判别，确定出潜在高危区域的管道；

管道全生命周期管理模块，用以记录管道使用寿命全过程的信息，并保存至风险管理数据库中；

管道数据查询模块，用以对保存至风险管理数据库中的数据进行实时查询；

管道风险分布显示模块，用以显示城市燃气管道风险分布；便于管道管理人员找出可能存在潜在高危区域管道，及时管理维护管网，对于需要维护的管道可以有针对性分配维护资源。

进一步的，根据标准GB-T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》确定出风险预警阈值及潜在高危区域的管道。

进一步的，所述管道杂散电流数据分析模块包括直流杂散电流分析与交流杂散电流分析。

进一步的，所述管道全生命周期管理模块包括管道的规划设计、工程建设、生产运营、退役报废的整个过程对管道的必要的、全面合理的管理和监控。

进一步的，所述管道数据查询模块包括杂散电流数据查询、预警数据查询、管道全生命周期数据查询。

上述管道杂散电流监控模块采用C/S模式，秉承模块化编程思想，实现一对多TCP通讯。实时监控风险评价中存在高危区域管道的杂散电流变化干扰情况,根据标准GB-T19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》中表1进行分析判别，对超过阈值的数据进行风险预警，并将监测的杂散电流数据和风险预警数据保存至风险管理数据库。

表1直流干扰程度评价指标

本发明还进一步提供了城市燃气管道监控与管理系统的管理方法，具体包括以下步骤：

1)依据国家标准GB-T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》，通过管道杂散电流监控模块对燃气管道进行监控，并对超过阈值的数据进行风险预警，将采集的杂散电流数据、风险预警数据保存至风险管理数据库中；

2)对采集的管道交、直流杂散电流依据国家标准分别进行交流、直流杂散电流分析，确定出潜在高危区域的管道；

3)构建包含管道的规划设计、工程建设、生产运营、退役报废贯穿管道使用寿命全过程的全生命周期数据库；

4)对保存至风险管理数据库中的数据进行实时查询，为管理人员管理维护管道提供帮助；

5)直观显示各区域各管道风险分布情况，对于需要维护的管道进行有针对性的维护资源分配。

进一步的，步骤2)中对交、直流杂散电流数据分别进行交流、直流杂散电流分析，其中交流杂散电流可用交流干扰电压和交流电流密度进行测试，当管道上任一点上的干扰电压都小于4V时，可采取防止交流干扰保护措施；当管道上干扰电压高于4V时采用交流密度进行评估干扰程度，其中交流电流密度可按下式计算：

式中：J

上述管道杂散电流数据分析模块，根据标准GB-T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》中表1和表2进行分析判别，对交、直流杂散电流数据分别进行交流、直流杂散电流分析，找出潜在高危区域的管道。

表2交流干扰程度的评价指标

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该城市燃气管道监控与管理系统，创新性地将管道杂散电流监控、管道杂散电流数据分析、管道全生命周期管理、管道数据查询、管道风险分布显示集成一体。本发明相对于传统的管道杂散电流监控系统，集成度高、效率高、实用性强。

附图说明

图1是本发明的模块组成图。

图2是本发明中管道杂散电流监控结构框图。

图3是本发明中管道杂散电流监控具体设备结构图。

图4是本发明中现场监测软件图。

图5是本发明中远程服务端监测软件图。

图6(a)是本发明中管道直流杂散电流分析图，(b)是管道交流杂散电流分析图。

图7是本发明中管道全生命周期管理图。

图8是本发明中管道数据查询图。

图9是本发明中管道杂散电流实时监测图。

图10是本发明中管道风险分布显示图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参照附图1，城市燃气管道监控与管理系统,包括:

管道杂散电流监控模块,用以监控管道的杂散电流变化干扰情况, 对超过阈值的数据进行风险预警，并将监测的杂散电流数据及风险预警数据保存至风险管理数据库；其中管道杂散电流监控模块采用分布式监测方式，在每个供电区间内独立设置一个监测装置，并且以监测装置为中心构成一个监测子系统。

参照附图2、3与9，整个杂散电流远程监控系统按结构分主要包括两个部分，即前端数据采集模块和软件系统，其中软件系统由现场端监控软件与服务器端监控软件组成。按具体设备分主要包括现场节点设备、网络传输媒介、具有公网固定IP的服务器(远程数据管理中心)。其中现场节点设备主要包括电压传感器、NI USB-6009采集卡、工业平板电脑及搭载的现场端监测软件；网络传输媒介主要包括4G、WIFI等；固定IP服务器主要包括服务器主机、服务器端监测软件和数据库，即现场节点设备通过网络传输媒介将数据传输至固定IP服务器。

管道杂散电流数据分析模块，用以对杂散电流数据进行分析判别，确定出潜在高危区域的管道；管道杂散电流数据分析模块包括直流杂散电流分析与交流杂散电流分析。

管道全生命周期管理模块，用以记录管道使用寿命全过程的信息，并保存至风险管理数据库中；管道全生命周期管理模块包括管道的规划设计、工程建设、生产运营、退役报废的整个过程对管道的必要的、全面合理的管理和监控。

管道数据查询模块，用以对保存至风险管理数据库中的数据进行实时查询；管道数据查询模块包括杂散电流数据查询、预警数据查询、管道全生命周期数据查询。

管道风险分布显示模块，用以显示城市燃气管道风险分布。

本实施例还提供了上述城市燃气管道监控与管理系统的管理方法，具体包括以下步骤：

1)依据国家标准GB-T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》，通过管道杂散电流监控模块对燃气管道进行监控，并对超过阈值的数据进行风险预警，将采集的杂散电流数据、风险预警数据保存至风险管理数据库中；

2)对采集的管道交、直流杂散电流依据国家标准分别进行交流、直流杂散电流分析，确定出潜在高危区域的管道；

3)构建包含管道的规划设计、工程建设、生产运营、退役报废贯穿管道使用寿命全过程的全生命周期数据库；

4)对保存至风险管理数据库中的数据进行实时查询，为管理人员管理维护管道提供帮助；

5)直观显示各区域各管道风险分布情况，对于需要维护的管道进行有针对性的维护资源分配。其中风险分布可以根据管段名称、管道所在区域等条件分别显示，便于管道管理人员查询。

图4是本发明现场监测软件图。该监测装置24小时监测管道的杂散电流变化情况，并根据国家标准GB/T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》中的管地电位的情况来判断管道杂散电流腐蚀干扰情况，管地电位划分为干扰弱、干扰中等、干扰强等三个等级，对于超过设定阈值的杂散电流会发出风险预警提示和给出监测风险评价判断，并将风险预警提示及监测风险评价等记录保存至风险管理数据库，为管道的管理和维护提供帮助。

图5是本发明远程服务端监测软件图。采用分布式监测方式，按供电分区监测，集中管理。在每个供电区间内独立设置一个监测装置，并且以监测装置为中心构成一个监测子系统。每个监测子网再与牵引变电所综合数据采集与监视控制系统(SCADA)联网，通过SCADA通信通道，与监控中心连接。

图6(a)、(b)是本发明管道直流杂散电流分析图和交流杂散电流分析图。数据分析处理包括直流杂散电流分析与交流杂散电流分析。结合现行国家标准GB/T 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》中直流、交流杂散电流干扰相关标准对数据进行分析判别，同时可进一步综合考虑高危管段土壤环境，相邻的其他管道等影响管道腐蚀因素，找到管段中的薄弱环节，预测可能发生破坏的管道区域，为维护管道安全运行提供依据。

图7(a)是本发明管道全生命周期管理图。管道的全生命周期管理贯穿管道使用寿命的全过程，是指从管道的规划设计、工程建设、生产运营、退役报废的整个过程对管道的必要的、全面合理的管理和监控。运用全生命周期管理理论与完整性管理理论开发具有全生命周期综合管理系统。(b)是本发明实管道数据查询图。管道数据查询包括对管道全生命周期管理数据、杂散电流干扰数据、风险预警数据等数据查询。数据查询分为两种方式，一种方式是可以查询以往全部管道的风险评价信息，更具全面性；另一种方式是可以按条件进行选择查询，更具针对性。以便用户实时查询各区域各段管段的有关信息，有针对性的进行管理维护。

图8是本发明管道风险分布显示图。风险分布实现对城市燃气管网风险管理，对各区域各管段风险值显示，便于管道管理人员找出可能存在潜在高危区域管道，及时管理维护管网，对于需要维护的管道可以有针对性分配维护资源。风险分布可以根据管段名称、管道所在区域等条件分别显示，便于管道管理人员查询。其中可用不用颜色表示不同的风险等级，例如用绿色代表低风险，蓝色代表中等风险，黄色代表中高风险，红色代表高风险。

图10是本发明杂散电流干扰情况图。通过本发明中交流、直流杂散电流分析出厦门市两条地铁沿线的杂散电流干扰情况。图中红色五角星表示存在直流杂散电流干扰,五角星周围有阴影部分表示存在交流杂散电流干扰。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。