本發(fā)明涉及信息，尤其涉及一種蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

1、大型化工園區(qū)地下管網(wǎng)作為化工園區(qū)能源與物料輸送的命脈，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接影響生產(chǎn)效率與安全防控。然而，管網(wǎng)泄漏不僅可能引發(fā)資源浪費(fèi)，還可能導(dǎo)致環(huán)境污染甚至重大事故，因此精準(zhǔn)定位泄漏點(diǎn)并評(píng)估泄漏程度具有不可忽視的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，基于單一傳感器或傳統(tǒng)信號(hào)分析的方法在復(fù)雜管網(wǎng)場景下的應(yīng)用日益受到關(guān)注，但其重要性與技術(shù)需求的迫切性仍在不斷提升。現(xiàn)有方法在面對(duì)復(fù)雜管網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，往往暴露出顯著局限。傳統(tǒng)技術(shù)多依賴單一類型的數(shù)據(jù)源，如聲波或溫度信號(hào)，難以適應(yīng)管網(wǎng)密集區(qū)域內(nèi)多種介質(zhì)管道并存、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)情況。此外，這些方法在處理干擾因素（如振動(dòng)、散熱不均）時(shí)，缺乏對(duì)多源數(shù)據(jù)的整合能力，導(dǎo)致定位精度下降，難以滿足實(shí)際需求。這一領(lǐng)域面臨的核心挑戰(zhàn)主要集中在幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)因素上。首先，泄漏信號(hào)在復(fù)雜管網(wǎng)中的傳播路徑與衰減規(guī)律受限于彎頭、三通、變徑管件等結(jié)構(gòu)特征，信號(hào)特征易被扭曲。其次，外部環(huán)境干擾，如相鄰管道振動(dòng)、保溫層破損引起的散熱變化，以及地下水位波動(dòng)導(dǎo)致的土壤熱導(dǎo)率改變，進(jìn)一步增加了分析難度。這些因素未被充分解決，導(dǎo)致在管網(wǎng)密集區(qū)域，泄漏點(diǎn)定位常常出現(xiàn)較大偏差，甚至無法準(zhǔn)確判斷泄漏程度，形成了技術(shù)上的獨(dú)特難題。因此，如何利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，綜合分析泄漏信號(hào)在復(fù)雜管網(wǎng)中的傳播與衰減特性，并充分考慮管道埋深、土壤類型及傳感器相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的精準(zhǔn)定位與泄漏程度的定量評(píng)估，成為亟待突破的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控方法，主要包括：

2、獲取地下蒸汽管網(wǎng)的管道埋深信息、泄露信號(hào)、溫度、壓力以及土壤熱導(dǎo)率變化信息；

3、構(gòu)建管網(wǎng)空間模型，標(biāo)注管件位置，獲取土壤類型，計(jì)算泄露信號(hào)在不同土壤介質(zhì)的衰減系數(shù)；

4、基于管網(wǎng)空間模型模擬泄漏信號(hào)傳播路徑，同時(shí)根據(jù)管道埋深信息，得到管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域，若泄露信號(hào)在復(fù)雜區(qū)域出現(xiàn)疊加或干擾，則分離出獨(dú)立信號(hào)分量，得到泄漏信號(hào)初始傳播方向；

5、根據(jù)泄漏信號(hào)的初始傳播方向和泄露信號(hào)在不同土壤介質(zhì)中衰減系數(shù)，結(jié)合土壤熱導(dǎo)率變化信息，計(jì)算泄漏信號(hào)在不同土壤介質(zhì)中的能量損失，根據(jù)信號(hào)能量衰減特性識(shí)別泄漏點(diǎn)與傳感器之間的相對(duì)位置關(guān)系，得到泄漏點(diǎn)的初步定位范圍；

6、對(duì)獲取得到的泄露信號(hào)、溫度及壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到多維度信號(hào)特征參數(shù)，根據(jù)多維度信號(hào)特征參數(shù)分析泄露信號(hào)、溫度與壓力之間是否存在相關(guān)性，若是則結(jié)合傳播路徑模擬結(jié)果，修正泄漏點(diǎn)的初步定位范圍，得到泄漏點(diǎn)位置；

7、根據(jù)泄漏點(diǎn)的位置，結(jié)合管道埋深和土壤類型屬性，采用回歸分析方法，計(jì)算泄漏信號(hào)的強(qiáng)度與泄漏程度之間的定量關(guān)系，得到泄漏程度的評(píng)估結(jié)果；

8、根據(jù)泄漏程度評(píng)估結(jié)果，判斷是否存在管道振動(dòng)干擾或保溫層破損現(xiàn)象，若是，則結(jié)合土壤特性信息，修正信號(hào)傳播路徑和衰減系數(shù)，更新泄漏點(diǎn)定位與評(píng)估結(jié)果，基于更新后的結(jié)果，持續(xù)采集預(yù)設(shè)范圍內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，與正常運(yùn)行基線比對(duì)，監(jiān)測管道健康狀況。

9、進(jìn)一步的，獲取地下蒸汽管網(wǎng)的管道埋深信息、泄露信號(hào)、溫度、壓力以及土壤熱導(dǎo)率變化信息，包括：通過地下管網(wǎng)智能傳感器陣列采集管道周圍溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域地?zé)岱植紥呙?，根?jù)多點(diǎn)溫度數(shù)值變化梯度從土壤熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫匹配對(duì)應(yīng)土壤類型參數(shù)得到管道周圍實(shí)時(shí)熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。針對(duì)所述智能傳感器陣列采集到的管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)，若管段壓力值低于預(yù)設(shè)管網(wǎng)正常運(yùn)行壓力閾值，則根據(jù)壓力波動(dòng)曲線與溫度異常數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證計(jì)算該管段泄漏量。根據(jù)所述智能傳感器陣列采集的溫度梯度數(shù)據(jù)建立溫度場分布圖，通過溫度場分布圖與地下管網(wǎng)三維結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行空間配準(zhǔn)，得到管道埋深初始數(shù)值。采用所述智能傳感器陣列在管道泄漏點(diǎn)周圍形成高密度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)壓力波動(dòng)曲線峰值時(shí)刻與各監(jiān)測點(diǎn)壓力波動(dòng)到達(dá)時(shí)間差，通過聲波定位算法計(jì)算泄漏點(diǎn)精確空間坐標(biāo)。根據(jù)所述智能傳感器陣列采集的土壤溫度數(shù)據(jù)與第一步獲取的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)，建立土壤熱力學(xué)特性模型，通過遞歸最小二乘法驗(yàn)證管道埋深初始數(shù)值準(zhǔn)確性。針對(duì)所述管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)與溫度場數(shù)據(jù)，結(jié)合獲取的泄漏點(diǎn)坐標(biāo)信息，采用徑向基函數(shù)對(duì)泄漏規(guī)模進(jìn)行定量估算，輸出泄漏量數(shù)值與泄漏持續(xù)時(shí)間?；谒鲋悄軅鞲衅麝嚵胁杉亩嗑S監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過支持向量機(jī)算法構(gòu)建管網(wǎng)健康狀態(tài)評(píng)估模型，對(duì)比預(yù)設(shè)管網(wǎng)參數(shù)閾值判斷管道運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)。

10、進(jìn)一步的，構(gòu)建管網(wǎng)空間模型，標(biāo)注管件位置，獲取土壤類型，計(jì)算泄露信號(hào)在不同土壤介質(zhì)的衰減系數(shù)，包括：通過地下管網(wǎng)三維掃描設(shè)備采集管段空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)點(diǎn)云密度分布特征對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行空間聚類，生成初始管網(wǎng)空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。針對(duì)所述初始管網(wǎng)空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中管段連接節(jié)點(diǎn)，采用密度聚類方法提取節(jié)點(diǎn)特征向量，通過管件形狀特征庫匹配識(shí)別彎頭、三通、變徑管件空間位置坐標(biāo)。根據(jù)所述管件空間位置坐標(biāo)標(biāo)定采樣區(qū)域，采用土壤電阻率傳感器測量不同深度土壤電導(dǎo)率數(shù)值，通過電導(dǎo)率數(shù)值變化規(guī)律得到土壤分層邊界點(diǎn)集?；谒鐾寥婪謱舆吔琰c(diǎn)集構(gòu)建三維土壤介質(zhì)分布圖，從土壤參數(shù)數(shù)據(jù)庫提取對(duì)應(yīng)土壤類型聲學(xué)參數(shù)，得到管網(wǎng)沿線聲學(xué)特性分布圖。通過所述管網(wǎng)三維掃描設(shè)備獲取管網(wǎng)聲學(xué)響應(yīng)信號(hào)，結(jié)合管網(wǎng)空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖對(duì)信號(hào)傳播路徑進(jìn)行追蹤，記錄信號(hào)傳播過程聲強(qiáng)變化曲線。針對(duì)所述聲強(qiáng)變化曲線，根據(jù)聲學(xué)特性分布圖劃分不同土壤介質(zhì)傳播區(qū)段，通過最小二乘法計(jì)算各區(qū)段聲學(xué)衰減系數(shù)。基于所述聲學(xué)衰減系數(shù)與土壤介質(zhì)分布圖，采用馬爾可夫鏈算法構(gòu)建聲信號(hào)傳播預(yù)測模型，計(jì)算泄露信號(hào)在不同土壤介質(zhì)中傳播衰減數(shù)值。

11、進(jìn)一步的，基于管網(wǎng)空間模型模擬泄漏信號(hào)傳播路徑，同時(shí)根據(jù)管道埋深信息，得到管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域，若泄露信號(hào)在復(fù)雜區(qū)域出現(xiàn)疊加或干擾，則分離出獨(dú)立信號(hào)分量，得到泄漏信號(hào)初始傳播方向，包括：通過管網(wǎng)探測裝置采集管道三維空間數(shù)據(jù)，根據(jù)管段連接數(shù)量與埋深分布數(shù)據(jù)計(jì)算管道節(jié)點(diǎn)密度值，針對(duì)節(jié)點(diǎn)密度值與埋深梯度變化標(biāo)記管網(wǎng)復(fù)雜區(qū)域位置坐標(biāo)。采用所述管網(wǎng)探測裝置中分布式傳感器陣列采集管網(wǎng)聲學(xué)響應(yīng)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)頻譜特征計(jì)算傳感器采集位置處信號(hào)強(qiáng)度衰減曲線，判斷信號(hào)在復(fù)雜區(qū)域內(nèi)傳播損耗數(shù)值。針對(duì)所述管網(wǎng)復(fù)雜區(qū)域內(nèi)超過預(yù)設(shè)衰減閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)，采用多通道信號(hào)采集器記錄混疊波形，通過獨(dú)立分量提取算法分離出波形特征向量組。根據(jù)所述波形特征向量組計(jì)算相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳播延時(shí)，采用自適應(yīng)卡爾曼濾波器對(duì)波形噪聲進(jìn)行衰減，得到基準(zhǔn)信號(hào)波形?；谒龌鶞?zhǔn)信號(hào)波形與傳感器節(jié)點(diǎn)空間分布圖，計(jì)算復(fù)雜區(qū)域內(nèi)信號(hào)幅值變化趨勢(shì)，通過聲波定位算法構(gòu)建信號(hào)傳播路徑拓?fù)鋱D。結(jié)合所述信號(hào)傳播路徑拓?fù)鋱D與管網(wǎng)復(fù)雜區(qū)域位置坐標(biāo)，對(duì)傳播路徑進(jìn)行空間映射，采用波束追蹤法確定泄漏信號(hào)初始傳播方向。

12、進(jìn)一步的，根據(jù)泄漏信號(hào)的初始傳播方向和泄露信號(hào)在不同土壤介質(zhì)中衰減系數(shù)，結(jié)合土壤熱導(dǎo)率變化信息，計(jì)算泄漏信號(hào)在不同土壤介質(zhì)中的能量損失，根據(jù)信號(hào)能量衰減特性識(shí)別泄漏點(diǎn)與傳感器之間的相對(duì)位置關(guān)系，得到泄漏點(diǎn)的初步定位范圍，包括：通過分布式聲學(xué)傳感器陣列采集泄漏信號(hào)幅值數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)空間分布坐標(biāo)構(gòu)建聲波傳播路徑矢量圖，從熱導(dǎo)率監(jiān)測點(diǎn)獲取土壤分層結(jié)構(gòu)圖。針對(duì)所述土壤分層結(jié)構(gòu)圖，采用聲波衰減檢測器測量聲波在各土壤層中傳播損耗數(shù)值，通過聲波強(qiáng)度衰減計(jì)算器生成聲波傳播損耗分布圖?；谒雎暡▊鞑p耗分布圖，結(jié)合聲波傳播路徑矢量圖，計(jì)算相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)間聲波幅值差異，通過距離歸一化處理得到單位距離聲波衰減曲線。根據(jù)所述單位距離聲波衰減曲線，采用聲波能量衰減模型計(jì)算聲波在土壤介質(zhì)中的能量傳播損耗，通過能量衰減標(biāo)定器生成聲波能量空間分布圖。針對(duì)所述聲波能量空間分布圖進(jìn)行網(wǎng)格剖分，采用能量梯度計(jì)算器確定聲波能量衰減最快方向，結(jié)合傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)生成泄漏信號(hào)傳播軌跡圖?；谒鲂孤┬盘?hào)傳播軌跡圖，通過支持向量回歸計(jì)算器建立距離衰減預(yù)測模型，結(jié)合聲波能量閾值判據(jù)確定泄漏點(diǎn)候選區(qū)域。采用聲源定位器對(duì)所述泄漏點(diǎn)候選區(qū)域進(jìn)行空間掃描，根據(jù)多點(diǎn)聲波到達(dá)時(shí)間差計(jì)算聲源空間位置，通過三邊定位法得到泄漏點(diǎn)精確坐標(biāo)。

13、進(jìn)一步的，對(duì)獲取得到的泄露信號(hào)、溫度及壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到多維度信號(hào)特征參數(shù)，根據(jù)多維度信號(hào)特征參數(shù)分析泄露信號(hào)、溫度與壓力之間是否存在相關(guān)性，若是則結(jié)合傳播路徑模擬結(jié)果，修正泄漏點(diǎn)的初步定位范圍，得到泄漏點(diǎn)位置，包括：通過地下管網(wǎng)監(jiān)測陣列采集泄漏信號(hào)波形、溫度分布數(shù)據(jù)與壓力變化數(shù)據(jù)，采用小波分解器提取波形頻率特征值，根據(jù)溫度梯度算子計(jì)算溫度變化率，利用壓力采集器記錄壓力脈沖值。根據(jù)所述波形頻率特征值生成頻譜分布曲線，采用時(shí)頻分析器提取頻譜峰值點(diǎn)坐標(biāo)，通過自適應(yīng)閾值分割器標(biāo)記特征頻率區(qū)間。針對(duì)所述特征頻率區(qū)間內(nèi)溫度變化率與壓力脈沖值，采用特征相關(guān)計(jì)算器生成參數(shù)關(guān)聯(lián)度矩陣，通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)判斷參數(shù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度?；谒鰠?shù)關(guān)聯(lián)度矩陣，采用卡爾曼濾波器對(duì)泄漏信號(hào)波形、溫度變化率、壓力脈沖值進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到多維特征向量組。根據(jù)所述多維特征向量組構(gòu)建泄漏特征空間，通過支持向量機(jī)對(duì)特征空間進(jìn)行聚類分析，生成泄漏點(diǎn)位置概率分布圖。針對(duì)所述泄漏點(diǎn)位置概率分布圖，結(jié)合傳播路徑預(yù)測結(jié)果計(jì)算空間重疊區(qū)域，通過三維坐標(biāo)映射器確定泄漏點(diǎn)修正坐標(biāo)。采用空間網(wǎng)格剖分器對(duì)所述泄漏點(diǎn)修正坐標(biāo)周圍區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化劃分，根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合算法輸出最優(yōu)泄漏點(diǎn)坐標(biāo)值。

14、進(jìn)一步的，根據(jù)泄漏點(diǎn)的位置，結(jié)合管道埋深和土壤類型屬性，采用回歸分析方法，計(jì)算泄漏信號(hào)的強(qiáng)度與泄漏程度之間的定量關(guān)系，得到泄漏程度的評(píng)估結(jié)果，包括：通過地下管網(wǎng)監(jiān)測裝置采集泄漏聲學(xué)信號(hào)數(shù)據(jù)，根據(jù)管道埋深分布圖獲取泄漏點(diǎn)深度值，從土壤參數(shù)數(shù)據(jù)庫提取聲波傳播衰減系數(shù)。針對(duì)所述聲波傳播衰減系數(shù)與埋深數(shù)據(jù)，采用聲波衰減補(bǔ)償器計(jì)算距離衰減值，結(jié)合土壤聲阻抗參數(shù)得到介質(zhì)吸收損耗值?；谒鼍嚯x衰減值與介質(zhì)吸收損耗值，通過聲學(xué)能量計(jì)算器獲取泄漏點(diǎn)處原始聲壓級(jí)數(shù)值，采用聲壓級(jí)標(biāo)定曲線確定泄漏孔徑初始值。根據(jù)所述泄漏孔徑初始值，結(jié)合管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)，采用伯努利流量計(jì)算器生成泄漏量估算值，通過流體力學(xué)修正系數(shù)調(diào)整泄漏量數(shù)值。針對(duì)所述泄漏量數(shù)值與聲壓級(jí)數(shù)據(jù)，采用支持向量回歸器建立聲壓級(jí)與泄漏量映射關(guān)系，從歷史泄漏數(shù)據(jù)庫獲取泄漏量分級(jí)閾值。基于所述泄漏量分級(jí)閾值，通過高斯過程回歸器構(gòu)建泄漏程度預(yù)測曲線，結(jié)合管網(wǎng)壓力波動(dòng)特征計(jì)算泄漏持續(xù)時(shí)間。采用多變量回歸分析器對(duì)所述泄漏量數(shù)值、持續(xù)時(shí)間、壓力波動(dòng)特征進(jìn)行綜合計(jì)算，根據(jù)預(yù)設(shè)的泄漏程度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)輸出泄漏等級(jí)判定結(jié)果。

15、進(jìn)一步的，根據(jù)泄漏程度評(píng)估結(jié)果，判斷是否存在管道振動(dòng)干擾或保溫層破損現(xiàn)象，若是，則結(jié)合土壤特性信息，修正信號(hào)傳播路徑和衰減系數(shù)，更新泄漏點(diǎn)定位與評(píng)估結(jié)果，基于更新后的結(jié)果，持續(xù)采集預(yù)設(shè)范圍內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，與正常運(yùn)行基線比對(duì)，監(jiān)測管道健康狀況，包括：通過管網(wǎng)振動(dòng)監(jiān)測器采集管道振動(dòng)信號(hào)，結(jié)合溫度監(jiān)測器獲取保溫層表面溫度分布數(shù)據(jù)，根據(jù)振動(dòng)頻譜分析器計(jì)算振動(dòng)特征頻率值?；谒稣駝?dòng)特征頻率值，針對(duì)超出預(yù)設(shè)閾值的頻率區(qū)間，采用振動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算器生成干擾消除函數(shù)，通過溫度場計(jì)算器構(gòu)建管道周圍溫度分布圖。根據(jù)所述溫度分布圖與振動(dòng)干擾消除函數(shù)，結(jié)合土壤介質(zhì)聲學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用聲學(xué)路徑追蹤器重新計(jì)算泄漏信號(hào)傳播路徑。針對(duì)所述泄漏信號(hào)傳播路徑，通過衰減系數(shù)修正器更新聲波傳播損耗數(shù)值，基于介質(zhì)邊界反射計(jì)算器生成聲波傳播軌跡圖。采用自適應(yīng)濾波器對(duì)所述聲波傳播軌跡圖進(jìn)行噪聲抑制，結(jié)合空間定位算法重新計(jì)算泄漏點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù)所述泄漏點(diǎn)坐標(biāo)值劃定監(jiān)測范圍，通過多參數(shù)數(shù)據(jù)采集器獲取管道運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，采用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建參數(shù)變化趨勢(shì)圖。基于所述參數(shù)變化趨勢(shì)圖，結(jié)合預(yù)設(shè)的管道運(yùn)行參數(shù)基線，通過狀態(tài)評(píng)估器計(jì)算參數(shù)偏離度，判斷管道健康狀態(tài)等級(jí)。

16、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

17、本發(fā)明公開了一種蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控方法。?通過設(shè)置傳感器獲取管道埋深、泄露信號(hào)、溫度、壓力等信息，構(gòu)建管網(wǎng)空間模型并模擬泄漏信號(hào)傳播路徑。?結(jié)合土壤特性，計(jì)算信號(hào)在不同介質(zhì)中的衰減，識(shí)別泄漏點(diǎn)與傳感器的相對(duì)位置，初步定位泄漏范圍。?進(jìn)一步提取多維度信號(hào)特征，分析相關(guān)性并修正定位結(jié)果。?采用回歸分析評(píng)估泄漏程度，并考慮管道振動(dòng)和保溫層破損等因素進(jìn)行修正。?最后持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，與正常運(yùn)行基線比對(duì)，實(shí)現(xiàn)管道健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。?本發(fā)明能夠準(zhǔn)確定位地下蒸汽管網(wǎng)泄漏點(diǎn)，評(píng)估泄漏程度，為及時(shí)維修和預(yù)防性維護(hù)提供依據(jù)，提高管網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性。