一种基于物联网的混油界面跟踪方法和系统

技术领域

本发明涉及混油界面跟踪技术领域，具体是一种基于物联网的混油界面跟踪方法和系统。

背景技术

在成品油界面跟踪方面，管道输送过程中多种成品油在同一管道顺序输送，相邻的油品会产生混油段，导致管道中原有的各个批次油品的界面位置发生变化，而成品油的温度、密度、粘度、管道压力等因素也会影响混油段，混油会导致油品质量下降，增加油品安全风险，严重的话会导致经济损失。

但是在管道批次输送过程中，混油界面是无法避免的，能否准确跟踪成品油管道中各批次油面所处位置，对油品批次进行精确切割并下载分输，最大化减少混油界面长度，这些问题都是我们需要考虑的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的混油界面跟踪方法和系统。

本发明的第一个目的在于开发一种基于物联网的混油界面跟踪方法。

本发明的第二个目的在于开发一种基于物联网的混油界面跟踪系统。

为实现上述第一发明目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于物联网的混油界面跟踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过在输油管道中布置传感器形成传感器采集网络，汇总传感器采集网络中每个传感器所记录的油品数据信息，将油品数据信息与标准油品信息参数进行比对产生数据集，根据数据集进行油品实时管控；

步骤S2：当若干种油品在输油管道中进行运输时，获取油品实时运输信息，并记录不同油品交界处形成的混油界面，实时记录混油界面的位置信息生成位置跟踪序列，将位置跟踪序列和油品实时运输信息相结合生成运输监控数据；

步骤S3：获取运输监控数据，并通过流量监控、特征值分析、油品分割、下载分配输送和反馈调节进行运输管道内油品的实时调度。

进一步的，所述油品数据信息采集的过程包括：

在输油管道上布置若干个温度传感器、压力传感器、红外传感器以及密度粘度测量分析传感器，将输油管道划分为若干个输油管道单元段，通过温度传感器和压力传感器分别采集油品的温度数据和压力数据，通过红外传感器产生测距信号获取两个红外传感器之间的距离；所述密度粘度测量分析传感器布置在输油管道单元段内，实时记录流经输油管道单元段的油品的油品密度数据和油品粘度数据，所述传感器提供链接权限，获取链接权限后选择任意两个传感器建立数据传输空间进行油品数据信息的传输，遍历所有数据传输空间的标号，在每两个不同标号的数据传输空间之间建立无线连接，通过无线连接建立起传感器采集网络。

进一步的，所述油品数据信息和标准油品信息参数比对生成数据集的过程包括：

所述传感器采集网络关联有总数据库，所述总数据库存储若干个数据传输空间的油品数据信息，将油品数据信息和标准油品信息参数分别存入至遍历栈一和遍历栈二中进行比对操作，所述遍历栈一和遍历栈二由若干个遍历节点所组成，遍历节点关联有索引值，每次依次获取索引值相同的两个遍历节点；通过顺序比对获取同索引值两个遍历节点的数据相似度，根据所述数据相似度划分出异常节点和正常节点，汇总所有正常节点生成正常数据集，汇总所有异常节点生成异常数据集。

进一步的，所述混油界面的记录和位置跟踪序列生成的过程包括：

当若干种油品在输油管道中运输时，获取油品实时运输信息，所述油品实时运输信息包括油品种类、油品运输容量、油品运输时间、油品需求抵达时间以及油品批次；

在同一油品批次下，根据油品运输容量、油品运输时间和油品需求抵达时间获取油品运输速度，不同油品种类的油品交界处产生混油界面，所述混油界面关联有混油界面长度、混油界面横截面面积以及混油界面形成时间；

获取输油管道的初始位置为坐标原点，根据混油界面长度和混油界面横截面面积获取界面混油容量，获取不同油品种类油品在输油管道中的管道占用长度，根据管道占用长度、坐标原点和混油界面长度获取混油界面在输油管道中的位置点，并生成位置跟踪序列。

进一步的，生成所述运输监控数据的过程包括：

获取位置跟踪序列和油品实时运输信息后，将二者输入至所设置的匹配筛选单元内，所述匹配筛选单元与所设置的身份审核单元相连接，维护人员输入身份信息至身份审核单元进行身份验证；身份验证成功后，所述匹配筛选单元生成不同的数据监控系数，将数据监控系数大于等于所设置的保留系数的部分作为运输监控数据。

进一步的，通过所述流量监控获取输油管道内实时流量情况的过程包括：

所述流量监控通过流量监控记录仪进行，所述流量监控记录仪包括若干个分段流量节点，通过汇总分段流量节点处记录的流量信息生成该输油管道的流量情况统计表；分别统计流量数据正常的混油界面数量和流量数据异常的混油界面数量，根据流量数据正常的混油界面所对应的分段流量节点生成若干个特征值并生成特征值文件集合。

进一步的，所述油品分割、下载分配输送和反馈调节的过程包括：

获取到特征文件集合中的特征值后生成分割处理表单，所述分割处理表单的内容包括需分割油品长度、分割优先级、需分割油品宽度以及分割进行状态；当分割进行状态为“分割进行中”时，启动油品分割操作，所述油品分割操作对若干个混油界面的分割顺序按照分割优先级进行，根据需分割油品长度和需分割油品宽度获取下载容量，并调度存储容量数值大于等于下载容量数值的油品分配器进行下载分配输送，获取经过油品分割和下载分配输送后的实时输油管道运行数据，将实时输油管道运行数据输入至所设置的反馈模型中生成管道反馈值，进行输油管道内油品实时调度。

基于相同的发明原理，为实现上述第二发明目的，本发明提供一种基于物联网的混油界面跟踪系统，采用如第一发明创造所述的一种基于物联网的混油界面跟踪方法，包括以下模块：

传感器模块，用于在输油管道中布置传感器形成传感器采集网络记录油品数据信息，将油品数据信息与所设置的标准油品信息参数进行比对产生数据集后进行油品实时管控；

位置跟踪模块，用于获取油品实时运输信息，并记录不同油品交界处形成的混油界面，生成位置跟踪序列后获取运输监控数据；

调度处理模块，用于获取运输监控数据，并通过流量监控、特征值分析、油品分割、下载分配输送和反馈调节进行运输管道内油品的实时调度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、数据过滤库过滤掉不在所设置油品密度标准数据范围和油品粘度标准数据范围的数据，起到了减少数据处理工作量的作用；数据传输空间设置为加密状态，获取到管理员分配的密钥后才可以进行数据传输，所述密钥设置有销毁时间，每到销毁时间对密钥进行销毁，但保留密钥对应的密钥序列，新生成密钥的密钥序列与销毁的密钥序列不允许重复；总数据库设置为仅供管理员读取，提高了数据库的访问安全，所述遍历栈包括的遍历节点的比对是多个相同索引值的遍历节点一同进行比对，一同比对的数目可人为设置，数目越大则数据比对的效率越高。

2、不同油品批次的成品油油品在输油管道中进行运输时，其所设置的油品运输标准速度是不同的，油品标准速度依据油品品类进行相应的调整，在同一油品批次下进行油品的运输，以减小油品运输时间的方式来增大油品运输速度，使得油品的运输效率更为高效，规定运输速度不超过所设置的运输速度阈值是为了规避输油管道因油品运输速度过快而产生损毁；通过坐标原点、管道占用长度以及混油界面长度精准的定位出每个混油界面的位置，奠定后续混油界面的相应处理。

3、身份审核单元的设置保证了与输油管道相关联的维护人员进行输油管道信息获取时的私密性，避免了无关人员获取输油管道相关信息的可能，生成的监控表单同步记录维护人员的联系方式，方便了后续的责任追踪，分割处理表单为后续混油界面的油品分割奠定基础；通过起始切割点和终止切割点安排规格相适应的油品分割器，保证了油品分割器的最高效利用率，设置不同的分割优先级使得分割有先后顺序，保证了急需处理的混油界面能够在第一时间内得到处理。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于物联网的混油界面跟踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过在输油管道中布置传感器形成传感器采集网络，汇总传感器采集网络中每个传感器所记录的油品数据信息，将油品数据信息与标准油品信息参数进行比对产生数据集，根据数据集进行油品实时管控；

步骤S2：当若干种油品在输油管道中进行运输时，获取油品实时运输信息，并记录不同油品交界处形成的混油界面，实时记录混油界面的位置信息生成位置跟踪序列，将位置跟踪序列和油品实时运输信息相结合生成运输监控数据；

步骤S3：获取运输监控数据，并通过流量监控、特征值分析、油品分割、下载分配输送和反馈调节进行运输管道内油品的实时调度。

具体的，所述油品数据信息采集的过程包括：

在输油管道上布置若干个传感器，所述传感器包括温度传感器、压力传感器、红外传感器以及密度粘度测量分析传感器；

将输油管道进行分段，对每一段进行编号，记为i，i＝1，2，3，……，n，n为自然数，输油管道经过分段后被划分为若干个输油管道单元段，两段输油管道单元段连接处布置温度传感器、压力传感器和红外传感器，在每段输油管道单元段布置密度粘度测量分析传感器；

通过温度传感器和压力传感器分别采集输油管道内油品的温度数据和压力数据，获取相连接的三段输油管道单元段上所布置的红外传感器的操作启动权限，所述相连接的三段输油管道单元段形成两个连接处，每个红外传感器包括信息发送单元和信息接收单元；

获取操作启动权限后，获取第一个连接处红外传感器启动工作产生的测距信号，测距信号发送后经由第二个连接处红外传感器所接收，接收到所述测距信号后生成两个红外传感器之间的距离；

所述密度粘度测量分析传感器布置在输油管道单元段内，实时记录流经输油管道单元段的油品的油品密度数据和油品粘度数据，密度粘度测量分析传感器内置数据过滤库，数据过滤库获取到油品密度数据和油品粘度数据后，与自身内置的油品密度标准数据范围和油品粘度标准数据范围进行比对，过滤掉不在所设置油品密度标准数据范围和油品粘度标准数据范围的数据；

所述传感器提供链接权限，获取链接权限后选择任意两个传感器作为链接对象，分别标记为对象A和对象B，对象A与对象B之间建立数据传输空间进行油品数据信息的传输，获取所有的数据传输空间，并进行标号，记为j，j＝1，2，3，……，m，m为自然数；

遍历所有数据传输空间的标号，在每两个不同标号的数据传输空间之间建立无线连接，通过无线连接，若干个数据传输空间所关联的传感器建立起了传感器采集网络；

具体的，所述油品数据信息和标准油品信息参数比对生成数据集的过程包括：

所述传感器网络关联有一个总数据库，所述总数据库存储有若干个数据传输空间所传输的油品数据信息，总数据库仅提供管理员读取权限，获取管理员读取权限后进行油品数据信息读取，读取后将油品数据信息与所设置的标准油品信息参数进行比对操作；

设置遍历栈一和遍历栈二，将油品数据信息存入至遍历栈一，将标准油品信息参数存入至遍历栈二，所述遍历栈一和遍历栈二分别由若干个遍历节点所组成，每个遍历节点对应关联有一个索引值，分别记遍历栈一的索引值和遍历栈二的索引值为X和Y；

其中，X和Y的取值范围为，X∈[1，100]，Y∈[1，100]，X和Y取整数的数值；

依次获取X和Y中索引值数值取值相同的两个遍历节点，将遍历节点内存储的油品数据信息和标准油品信息参数进行顺序比对，通过顺序比对获取同索引值两个遍历节点的数据相似度，记为S；

根据所述数据相似度将每个遍历节点划分为异常节点和正常节点，数据相似度与遍历节点划分的规则如下：

当S∈[0，0.65]时，将该对应的遍历节点标记为异常节点；

当S∈[0.65，0.95]时，将该对应的遍历节点标记为正常节点；

所述数据集包括正常数据集和异常数据集，汇总所有正常节点生成正常数据集，汇总所有异常节点生成异常数据集，将正常数据集进行多点变换分布存储，对异常数据集进行油品实时管控；

需要说明的是，密度粘度测量分析传感器内置的数据过滤库过滤掉不在所设置油品密度标准数据范围和油品粘度标准数据范围的数据，起到了减少数据处理工作量的作用；两个传感器进行数据交互时所建立的数据传输空间为加密状态，获取到管理员分配的密钥后才可以进行数据传输，所述密钥设置有销毁时间，每到销毁时间对密钥进行销毁，但保留密钥对应的密钥序列，新生成密钥的密钥序列与销毁的密钥序列不允许重复；总数据库设置为仅供管理员读取，提高了数据库的访问安全，所述遍历栈包括的遍历节点的比对是多个相同索引值的遍历节点一同进行比对，一同比对的数目可人为设置，数目越大则数据比对的效率越高，多点分布存储通过设置变换时间和变换位置的方式对数据集的存储位置进行周期性的限定，保证了数据集存储的安全性。

具体的，根据所述油品实时运输信息记录混油界面并生成位置跟踪序列的过程包括：

当若干种油品在输油管道中进行运输时，获取油品实时运输信息，所述油品实时运输信息包括油品种类、油品运输容量、油品运输时间、油品需求抵达时间以及油品批次；

当所述油品批次相同时，获取油品种类、油品运输容量、油品运输时间和油品需求抵达时间，标记油品运输容量为R，油品运输时间为T1，油品需求抵达时间为T2；

根据R、T1和T2获取油品运输速度，记为V

同一油品批次下，不同油品种类的油品交界处产生混油界面，所述混油界面关联有混油界面长度、混油界面横截面面积以及混油界面形成时间，分别将混油界面长度、混油界面横截面面积以及混油界面形成时间标记为L，S和T`；

标记输油管道的初始位置为坐标原点，记为D，根据L和S获取每个混油界面的界面混油容量，记为Rm，有Rm＝L×S，获取每个油品种类的成品油油品在输油管道中的管道占用长度，记为L`，根据管道占用长度L`，坐标原点D和混油界面长度L获取每个混油界面在输油管道中的位置点，记为Lo，有Lo＝D+L`+L；

汇总若干个位置点后，将若干个位置点与预先设置的标注位置点进行比对，剔除不在标注位置点所属位置的位置点，根据剩余的其他位置点生成位置跟踪序列；

需要说明的是，不同油品批次的成品油油品在输油管道中进行运输时，其所设置的油品运输标准速度是不同的，油品标准速度依据油品品类进行相应的调整，在同一油品批次下进行油品的运输，以减小油品运输时间的方式来增大油品运输速度，使得油品的运输效率更为高效，规定运输速度不超过所设置的运输速度阈值是为了规避输油管道因油品运输速度过快而产生损毁；通过坐标原点、管道占用长度以及混油界面长度精准的定位出每个混油界面的位置，方便后续进行混油界面的相关处置。

具体的，所述运输监控数据生成的过程包括：

获取位置跟踪序列和油品实时运输信息后，将二者输入至所设置的匹配筛选单元内，所述匹配筛选单元与所设置的身份审核单元建立通信连接，与输油管道相关联的维护人员通过输入身份信息至身份审核单元进行身份验证；

身份验证成功后，则身份审核单元分配一个运输监控责任标识至维护人员处，并同步生成监控表单，将运输监控责任标识作为监控表单的认证关联信息，所述监控表单内记录了出现故障的混油界面及相应的输油管道单元段，将维护人员身份信息中的联系方式同步记录至监控表单内；

所述匹配筛选单元在获取到位置跟踪序列和油品实时运输信息后进行数据匹配，数据匹配后生成不同的数据监控系数，记为α，将数据监控系数大于等于所设置的保留系数的部分截取出来作为运输监控数据；

需要说明的是，身份审核单元的设置保证了与输油管道相关联的维护人员进行输油管道信息获取时的私密性，避免了无关人员获取输油管道相关信息的可能，生成率的监控表单同步记录维护人员的联系方式，方便了后续的责任追踪。

获取到运输监控数据后通过流量监控实时监控输油管道内流量情况，通过特征值分析得出需要进行分割的混油界面并生成分割处理表单、获取到分割处理表单后进行油品分割、下载分配输送和反馈调节，实现输油管道内成品油油品的实时调度。

具体的，通过所述流量监控获取输油管道内实时流量情况的过程包括：

所述流量监控通过流量监控记录仪进行，所述流量监控记录仪包括若干个分段流量节点，每个分段流量节点布置于混油界面处，通过汇总分段流量节点处记录的流量信息生成该输油管道的流量情况统计表；

获取流量情况统计表的读取权限后，分别统计流量数据正常的混油界面数量和流量数据异常的混油界面数量，获取流量数据异常的混油界面所关联的流量监控记录仪的操作权限，根据操作权限所包括的频率操作，将对应的监控频率增加；

根据流量数据正常的混油界面所对应的分段流量节点生成若干个特征值，记为G，将若干个特征值进行封装生成一个特征值文件集合，所述特征值文件集合设置加密权限，只有管理员获取到加密权限所对应的权限码才能进行数据特征值读取；

具体的，获取所述分割处理表单并进行油品分割、下载分配输送和反馈调节的过程包括：

获取特征值文件集合后，同步获取管理员所持有的权限码，通过权限码读取特征文件集合，获取到特征文件集合中的特征值后生成分割处理表单；

所述分割处理表单记录的内容包括需分割油品长度、分割优先级、需分割油品宽度以及分割进行状态；

所述分割进行状态包括“分割进行中”和“分割完毕”，在“分割进行中”时，启动油品分割操作，生成起始切割点s1和终止切割点s2，根据s1和s2生成切割长度，所述切割长度的数值大于等于需分割油品长度，生成切割宽度，并且所述切割宽度大于等于需分割油品宽度；

根据切割长度和切割宽度调度相应规格的油品切割器至对应的混油界面处进行分割，所述分割操作对若干个混油界面的分割顺序通过分割优先级进行，所述分割优先级记为A，A的取值范围为区间[1，7]，且A取值为整数，数字越大表示油品分割操作进行的顺序越靠前；

油品分割操作完成后，根据需分割油品长度和需分割油品宽度生成下载容量，调度存储容量数值大于等于下载容量数值的油品分配器进行分配，汇总若干个油品分配器中的油品进行不同油品种类的分离；

获取经过油品分割和下载分配输送等操作后的实时的输油管道运行数据，将输油管道运行数据输入至所设置的反馈模型中生成管道反馈值，汇总所有管道反馈值进行输油管道内成品油油品的实时调度管理；

需要说明的是，所述特征值为需要进行混油界面分割处理的关联信息值，通过特征值记录需要进行油品分割的信息并生成分割处理表单，分割处理表单为后续混油界面的油品分割奠定基础；通过起始切割点和终止切割点安排规格相适应的油品分割器，保证了油品分割器的最高效利用率，设置不同的分割优先级使得分割有先后顺序，保证了急需处理的混油界面能够在第一时间内得到处理。

本发明还提供了一种基于物联网的混油界面跟踪系统，该系统包括：

传感器模块，用于在输油管道中布置传感器形成传感器采集网络，根据传感器采集网络所记录的油品数据信息，与所设置的标准油品信息参数进行比对产生数据集，根据数据集进行油品实时管控；

位置跟踪模块，用于获取若干种油品在输油管道中进行运输时的油品实时运输信息，并记录不同油品交界处形成的混油界面，实时记录混油界面的位置信息生成位置跟踪序列，根据位置跟踪序列和油品实时运输信息相生成运输监控数据；

调度处理模块，用于获取运输监控数据，并通过流量监控、特征值分析、油品分割、下载分配输送和反馈调节进行运输管道内油品的实时调度；

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法精神和范围。