一种外加电流系统参数的反演优化方法及系统与流程

本发明涉及工业数据处理，特别是指一种外加电流系统参数的反演优化方法及系统。

背景技术：

1、工业数据处理技术领域涉及工业对象的采样数据、计算参数和结果记录在计算机系统中的输入、整理、存储和输出方式。其中，传统外加电流系统参数的反演优化方法是指处理器读取输水场站区域内测点电位、馈电电流、管道位置和土壤电阻率数据，对采集数据进行格式转换、字段归集和文件化存储，再由数值模拟程序调用对应参数文件并生成外加电流系统参数结果。

2、传统外加电流系统参数反演优化将测点电位，馈电电流，管道位置和土壤电阻率分散记录，三维模型输入依赖人工整理和文件调用，极化边界条件与实测馈电响应之间缺少闭合校准关系，差异化阳极地床布置方案缺少统一的保护电位，干扰电位和工程造价对照路径，容易造成模型参数与场站真实电化学状态偏离，阳极类型，数量，位置和输出电流选择缺少确定可直接施工的结果依据。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种外加电流系统参数的反演优化方法，包括以下步骤：

2、获取输水场站区域内的埋地管网分布数据、土壤电阻率参数、馈电试验通断电电位数据和馈电电流参数；

3、根据所述埋地管网分布数据构建三维几何模型，将所述土壤电阻率参数、所述馈电试验通断电电位数据和所述馈电电流参数写入所述三维几何模型，确定模型输入参数集；

4、根据所述模型输入参数集确定真实极化边界条件，并根据所述真实极化边界条件校准所述三维几何模型，生成校准三维模型；

5、根据所述校准三维模型分别确定差异化阳极地床布置方案对应的管道保护电位分布、站外管道干扰电位分布和工程造价参数；

6、根据所述管道保护电位分布、所述站外管道干扰电位分布和所述工程造价参数，从所述差异化阳极地床布置方案中确定阳极地床类型、阳极地床数量、阳极地床位置和输出电流参数，生成阳极地床优化布置结果。

7、作为本发明的进一步方案，获取输水场站区域内的所述埋地管网分布数据包括：

8、从场站竣工资料、本地预置测绘资料和现场探测记录中提取管道走向、管径、埋深、管材、绝缘接头位置和管道交叉位置；

9、当同一管段对应的管道走向、管径和埋深存在不一致时，以现场探测记录作为优先数据源，并将经优先数据源修正后的管段数据归入所述埋地管网分布数据。

10、作为本发明的进一步方案，获取输水场站区域内的所述土壤电阻率参数、所述馈电试验通断电电位数据和所述馈电电流参数包括：

11、按照埋地管网分布区域划分土壤测试区段，并在每一土壤测试区段内获取对应的所述土壤电阻率参数；

12、在馈电试验的通电状态和断电状态下分别采集管道测试桩处的管地电位，并将同一采集时刻对应的馈电电源输出电流归入所述馈电电流参数；

13、当同一测试点的通电状态电位、断电状态电位和馈电电源输出电流缺失时，对测试点重新采集，直至通电状态电位、断电状态电位和馈电电源输出电流形成同电位对应关系。

14、作为本发明的进一步方案，根据所述埋地管网分布数据构建所述三维几何模型包括：

15、依据所述埋地管网分布数据中的管道走向、管径和埋深生成管道空间中心线，根据管材、绝缘接头位置和管道交叉位置建立管道拓扑连接关系；

16、按照所述管道空间中心线和所述管道拓扑连接关系形成几何骨架模型，并将所述土壤电阻率参数按照土壤测试区段映射至所述几何骨架模型的对应空间区域；

17、将所述馈电试验通断电电位数据按照测试点位置写入所述几何骨架模型的管道节点，将所述馈电电流参数按照馈电电源接入位置写入所述几何骨架模型的馈电节点，确定所述模型输入参数集。

18、作为本发明的进一步方案，确定所述模型输入参数集之前，对所述管道节点、所述馈电节点和所述对应空间区域进行一致性校验；

19、当任一所述管道节点缺少对应的所述馈电试验通断电电位数据和任一所述馈电节点缺少对应的所述馈电电流参数时，标记对应节点为待补充节点，并调用同一测试点的重新采集数据进行替换；

20、当任一所述对应空间区域缺少对应的所述土壤电阻率参数时，按照相邻土壤测试区段的测试结果生成补偿参数，将完成校验和补偿后的数据写入所述模型输入参数集。

21、作为本发明的进一步方案，根据所述模型输入参数集确定所述真实极化边界条件包括：

22、根据所述馈电试验通断电电位数据和所述馈电电流参数作为反演约束数据，对所述三维几何模型中的管道表面极化状态设置初始极化边界条件；

23、根据所述土壤电阻率参数和所述埋地管网分布数据计算所述初始极化边界条件对应的模拟通断电电位和模拟馈电电流；

24、将所述模拟通断电电位和所述模拟馈电电流分别与对应实测数据进行偏差校验，

25、根据偏差校验结果修正所述初始极化边界条件，直至修正后的管道表面极化状态满足电位与电流一致性要求，确定所述真实极化边界条件。

26、作为本发明的进一步方案，根据所述校准三维模型分别确定所述差异化阳极地床布置方案对应的所述管道保护电位分布、所述站外管道干扰电位分布和所述工程造价参数包括：

27、针对每一项所述差异化阳极地床布置方案，将对应的阳极地床类型、阳极地床数量、阳极地床位置和输出电流初始值写入所述校准三维模型；

28、根据写入后的所述校准三维模型计算场站内管段的保护电位，生成对应的所述管道保护电位分布；

29、根据写入后的所述校准三维模型计算站外管道邻近区域的电位偏移量，生成对应的所述站外管道干扰电位分布；

30、根据对应的阳极地床施工量、电缆敷设量、电源设备容量和运行电流需求生成对应的所述工程造价参数。

31、作为本发明的进一步方案，确定所述站外管道干扰电位分布时，先在所述校准三维模型中设置站外管道影响评价边界，再对所述站外管道影响评价边界内的管道节点进行电位偏移筛查；

32、当任一管道节点的电位偏移量满足预设干扰限值时，将对应的所述差异化阳极地床布置方案标记为干扰合格方案；

33、当任一管道节点的电位偏移量不满足所述预设干扰限值时，调整对应的阳极地床位置和输出电流初始值，并重新计算所述站外管道干扰电位分布。

34、作为本发明的进一步方案，根据所述管道保护电位分布、所述站外管道干扰电位分布和所述工程造价参数，从所述差异化阳极地床布置方案中确定所述阳极地床优化布置结果包括：

35、先按照预设阴极保护准则对每一项所述差异化阳极地床布置方案对应的所述管道保护电位分布进行合格性筛选；

36、再按照预设干扰限值对通过合格性筛选的所述差异化阳极地床布置方案对应的所述站外管道干扰电位分布进行干扰约束筛选；

37、当通过干扰约束筛选的所述差异化阳极地床布置方案为多项时，根据对应的所述工程造价参数确定满足造价约束条件的目标方案；

38、将所述目标方案中的阳极地床类型、阳极地床数量、阳极地床位置和输出电流参数写入所述阳极地床优化布置结果。

39、一种外加电流系统参数的反演优化系统，包括：

40、场站管网及土壤参数采集模块用于实现：获取输水场站区域内的埋地管网分布数据、土壤电阻率参数、馈电试验通断电电位数据和馈电电流参数；

41、三维管网模型构建与参数录入模块用于实现：根据所述埋地管网分布数据构建三维几何模型，将所述土壤电阻率参数、所述馈电试验通断电电位数据和所述馈电电流参数写入所述三维几何模型，确定模型输入参数集；

42、极化边界条件确定与模型校准模块用于实现：根据所述模型输入参数集确定真实极化边界条件，并根据所述真实极化边界条件校准所述三维几何模型，生成校准三维模型；

43、阳极地床布置方案仿真分析模块用于实现：根据所述校准三维模型分别确定差异化阳极地床布置方案对应的管道保护电位分布、站外管道干扰电位分布和工程造价参数；

44、阳极地床优化配置结果生成模块用于实现：根据所述管道保护电位分布、所述站外管道干扰电位分布和所述工程造价参数，从所述差异化阳极地床布置方案中确定阳极地床类型、阳极地床数量、阳极地床位置和输出电流参数，生成阳极地床优化布置结果。

45、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

46、本发明中，将埋地管网分布，土壤电阻率参数，馈电试验通断电电位数据和馈电电流参数写入三维几何模型，使模型输入与场站物理结构及现场电化学响应形成对应关系，依据模型输入参数集确定真实极化边界条件并校准三维几何模型，使管道保护电位分布具备实测馈电响应约束，在校准三维模型中分别形成差异化阳极地床布置方案的保护电位，站外管道干扰电位和工程造价参数，进而从同一数据链路中确定阳极类型，数量，位置和输出电流参数，减少分散文件调用造成的参数错配，提升阳极地床优化布置结果的施工指向性。