基于云端物联网分析的燃气安全监测系统的制作方法

本发明涉及数据处理，具体涉及基于云端物联网分析的燃气安全监测系统。

背景技术：

1、天然气是一种高使用率的燃气，常需通过地下埋藏的管道系统由天然气站运输往用户端。为了降低在特殊地形的运输风险，需要建造管桥跨越结构来支撑和保护管道，但管桥跨越运输方式将运输管道直接暴露于空气中，由于外界天气的复杂多变性，运输管道表面容易出现缝隙或缺口等缺陷，进而导致天然气运输过程中泄漏。

2、而由于天然气在运输中被压缩为高压气体，与外界的压力差大，使得管道泄漏处的缺口变大，故导致天然气浓度数据的变化较为复杂，现有方法常通过在目标管道各处设置多个监测位点，并通过气体浓度传感器获取各监测位点的天然气浓度，进而用各监测位点的天然气浓度数据来反映目标管道的安全情况，但由于没有考虑监测位点处不同距离之间的浓度变化关系，无法对天然气传输管道的安全等级进行准确划分，降低了安全监测的有效性。

技术实现思路

1、本发明提供基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，以解决现有的问题。

2、本发明的基于云端物联网分析的燃气安全监测系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，该系统包括以下模块：

4、数据采集模块：用于采集每个监测点位的每个天然气浓度传感器在每个时刻的天然气浓度数据、风速数据和风向数据；

5、数据处理模块：用于根据每个监测点位的不同天然气浓度传感器的天然气浓度数据的差异，得到每个监测点位在每个时刻的燃气扩散强度；根据每个监测点位的每个天然气浓度传感器的风速情况与泄漏方向之间的关系，获得每个监测点位在每个时刻的风力影响程度，通过每个监测点位在每个时刻的风力影响程度和燃气扩散强度，得到每个监测点位的燃气泄漏水平；根据每个监测点位的所有天然气浓度传感器的天然气浓度数据的极值差异情况，结合每个监测点位的燃气泄漏水平，获得每个监测点位的泄漏程度值；根据管道的所有监测点位的泄漏程度值，获得管道的燃气风险监测指标；

6、风险等级监测模块：用于根据燃气风险监测指标对目标天然气传输管道的进行燃气安全等级划分，根据划分的燃气安全等级对管道进行维修。

7、进一步的，所述得到每个监测点位在每个时刻的燃气扩散强度，包括：

8、

9、式中，αk,t表示第k个监测点位在第t时刻的燃气扩散强度；mk表示第k个监测点位的天然气浓度传感器的数量；pk,x,t表示第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器在第t时刻的天然气浓度数据；pk,x-1,t表示第k个监测点位的第x-1个天然气浓度传感器在第t时刻的天然气浓度数据；exp()表示以自然常数为底的指数函数。

10、进一步的，所述获得每个监测点位在每个时刻的风力影响程度，包括：

11、

12、式中，uk,t表示第k个监测点位在第t个采集时刻的风力影响程度；v′k,x,t表示第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器在第t时刻的风速分量；mk表示第k个监测点位的天然气浓度传感器的数量；v′t,min表示所有监测点位的所有传感器位置在第t时刻的风速分量的最小值；v′t,max表示所有监测点位的所有传感器位置在第t时刻的风速分量的最大值。

13、进一步的，所述风速分量的具体获取方式包括：

14、将第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器在第t时刻的风速数据沿泄漏方向进行向量分解后的分量，记为第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器在第t时刻的风速分量。

15、进一步的，所述泄漏方向的具体获取方式，包括：

16、将垂直于管道截面边缘的切面的向量方向记为泄漏方向。

17、进一步的，所述得到每个监测点位的燃气泄漏水平，包括：

18、

19、βk表示第k个监测点位的燃气泄漏水平；t表示所有时刻的数量；αk,t表示第k个监测点位在第t个采集时刻的燃气扩散强度；exp[]表示以自然指数为底的指数函数。

20、进一步的，所述获得每个监测点位的泄漏程度值，包括：

21、获取天然气浓度数据中的所有极值；

22、第k个监测点位的泄漏程度值的计算方式为：

23、βk′＝γk×βk

24、式中，βk′表示第k个监测点位的泄漏程度值；βk表示第k个监测点位的燃气泄漏水平；γk表示第k个监测点位的泄漏调节系数。

25、进一步的，所述泄漏调节系数的具体获取方式，包括：

26、

27、mk表示第k个监测点位的天然气浓度传感器的数量；nk,x表示第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器的天然气浓度数据中所有极值的数量；pk,x,y表示第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器的天然气浓度数据中第y个极值；表示第k个监测点位的第x个天然气浓度传感器的所有天然气浓度数据的均值；γk表示第k个监测点位的泄漏调节系数。

28、进一步的，所述获得管道的燃气风险监测指标，包括：

29、

30、式中，σ表示管道的燃气风险监测指标；r表示监测点位的数量；βk′表示第k个监测点位的泄漏程度值；sigmoid()表示sigmoid函数。

31、进一步的，所述根据划分的燃气安全等级对管道进行维修，包括：

32、根据燃气风险监测指标对目标天然气传输管道的燃气安全等级进行划分获得目标天然气传输管道的安全等级，针对天然气传输管道的管理维修时，根据燃气安全等级进行降序排列后，作为维修的优先级序列维修。

33、本发明的技术方案的有益效果是：采集每个监测点位的每个天然气浓度传感器在每个时刻的天然气浓度数据、风速数据和风向数据；根据不同天然气浓度数据的差异，得到每个监测点位在每个时刻的燃气扩散强度，用以表现泄漏强度的大小；根据风速情况与泄漏方向之间的关系，获得每个监测点位在每个时刻的风力影响程度，从而得到每个监测点位的燃气泄漏水平，说明自然风对泄漏时监测的影响，结合天然气浓度数据的极值差异情况，获得每个监测点位的泄漏程度值，进而获得管道的燃气风险监测指标对燃气安全等级进行准确划分。

1.基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，该系统包括以下模块：

2.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述得到每个监测点位在每个时刻的燃气扩散强度，包括：

3.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述获得每个监测点位在每个时刻的风力影响程度，包括：

4.根据权利要求3所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述风速分量的具体获取方式包括：

5.根据权利要求4所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述泄漏方向的具体获取方式，包括：

6.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述得到每个监测点位的燃气泄漏水平，包括：

7.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述获得每个监测点位的泄漏程度值，包括：

8.根据权利要求7所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述泄漏调节系数的具体获取方式，包括：

9.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述获得管道的燃气风险监测指标，包括：

10.根据权利要求1所述基于云端物联网分析的燃气安全监测系统，其特征在于，所述根据划分的燃气安全等级对管道进行维修，包括：