一种物联网设备实时监测预警方法及系统与流程

本发明涉及数据处理，特别是指一种物联网设备实时监测预警方法及系统。

背景技术：

1、法兰连接作为管道系统中应用最广泛的可拆卸连接方式，其密封性能直接决定了管线运行的安全性与可靠性，长期受高压介质冲击、环境温变循环、结构振动疲劳及密封材料老化等多重因素耦合作用，法兰密封界面易产生微观间隙并逐步发展为泄漏事故。据行业统计，法兰密封失效引发的泄漏事故占长输天然气管道总事故的40%以上，会造成巨大的能源损失与环境污染，可能引发爆炸、火灾等重特大安全事故，影响区域能源供应稳定。

2、目前业内普遍采用单一传感采集模式开展法兰状态监测，某现役长输天然气管道便仅在法兰螺栓表面布设单一种类光纤应变传感器采集螺栓形变数据，依靠全局统一的固定阈值评判运行风险，监测数据经由公共无线网络传输至远程平台完成上传研判。

3、该监测方式存在技术弊端，监测信号易被环境热应力低频扰动、管道流体微振高频噪声完全覆盖，早期微泄漏引发的微弱特征信号无法有效提取；无线传输过程中在山区、河谷等信号薄弱区域常出现数据断链且缺少自适应插值补偿机制，导致监测时序中断；同时难以构建动态退化模型追踪密封性能的渐进式渐变趋势，静态预警判定形式也难以适配不同工况下的基线动态变化，易产生大量预警漏报、错报问题，难以精准识别早期密封隐患，难以实现管道法兰全天候稳定可靠的实时监测预警。

技术实现思路

1、本发明提供了一种物联网设备实时监测预警方法及系统，提升高压天然气管道法兰部位实时监测的准确性与预警实效性。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种物联网设备实时监测预警方法，所述方法包括：

4、采集布设于高压天然气输送管道法兰盘上下游管段侧壁的微压差传感器阵列输出的压差监测数据，以及贴附于法兰连接螺栓组表面的光纤应变传感节点输出的应变监测数据；

5、将压差监测数据与应变监测数据按时间序列进行融合，构建原始时序监测数据；对原始时序监测数据执行跨节点时钟漂移补偿与多通道采样率重映射处理，得到时空对齐时序数据集；

6、对时空对齐时序数据集执行频带正交分解，得到环境热应力扰动的低频漂移分量与结构微振传递的高频脉动分量；基于低频漂移分量与高频脉动分量构建干扰抑制掩膜；

7、将干扰抑制掩膜作用于时空对齐时序数据集以执行背景噪声滤除，得到泄漏敏感分量，并计算泄漏敏感分量的频带能量分布谱与瞬态幅值轨迹，得到特征解耦监测序列；

8、监测特征解耦监测序列在无线汇聚链路上的数据包完整性标识，当识别到数据断链区段时，通过频带能量分布谱的相位演化规律对断链区段进行自适应轨迹插值补偿，得到时序连续的全维度状态特征流；

9、将全维度状态特征流映射至多维退化相空间，构建动态基线漂移追踪模型以计算法兰密封失效演进指数；将法兰密封失效演进指数与预设的分级预警阈值矩阵进行边界穿透判定，得到实时监测预警结果。

10、第二方面，一种物联网设备实时监测预警系统，包括：

11、采集模块，用于采集布设于高压天然气输送管道法兰盘上下游管段侧壁的微压差传感器阵列输出的压差监测数据，以及贴附于法兰连接螺栓组表面的光纤应变传感节点输出的应变监测数据；

12、融合模块，用于将压差监测数据与应变监测数据按时间序列进行融合，构建原始时序监测数据；对原始时序监测数据执行跨节点时钟漂移补偿与多通道采样率重映射处理，得到时空对齐时序数据集；

13、构建模块，用于对时空对齐时序数据集执行频带正交分解，得到环境热应力扰动的低频漂移分量与结构微振传递的高频脉动分量；基于低频漂移分量与高频脉动分量构建干扰抑制掩膜；

14、计算模块，用于将干扰抑制掩膜作用于时空对齐时序数据集以执行背景噪声滤除，得到泄漏敏感分量，并计算泄漏敏感分量的频带能量分布谱与瞬态幅值轨迹，得到特征解耦监测序列；

15、识别模块，用于监测特征解耦监测序列在无线汇聚链路上的数据包完整性标识，当识别到数据断链区段时，通过频带能量分布谱的相位演化规律对断链区段进行自适应轨迹插值补偿，得到时序连续的全维度状态特征流；

16、判定模块，用于将全维度状态特征流映射至多维退化相空间，构建动态基线漂移追踪模型以计算法兰密封失效演进指数；将法兰密封失效演进指数与预设的分级预警阈值矩阵进行边界穿透判定，得到实时监测预警结果。

17、第三方面，一种计算设备，包括：

18、一个或多个处理器；

19、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

20、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

21、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

22、通过采用微压差与光纤应变多物理量同步采集融合、时序数据时空对齐校正、频带正交分解与干扰掩膜降噪、相位约束断链插值补偿、多维相空间退化建模以及边界穿透分级判定的技术手段，所以克服了传统单一监测信号易受环境扰动掩盖、数据时序断裂不连续、无法量化密封渐变劣化程度、静态阈值预警误漏报偏高的技术问题，进而能够有效提取早期微泄漏敏感特征，保障监测数据完整连贯，精准评估法兰密封失效演进状态，科学划分泄漏风险等级，提升高压天然气管道法兰部位实时监测的准确性与预警实效性。

1.一种物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，将压差监测数据与应变监测数据按时间序列进行融合，构建原始时序监测数据；对原始时序监测数据执行跨节点时钟漂移补偿与多通道采样率重映射处理，得到时空对齐时序数据集，包括：

3.根据权利要求2所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，对时空对齐时序数据集执行频带正交分解，得到环境热应力扰动的低频漂移分量与结构微振传递的高频脉动分量；基于低频漂移分量与高频脉动分量构建干扰抑制掩膜，包括：

4.根据权利要求3所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，将干扰抑制掩膜作用于时空对齐时序数据集以执行背景噪声滤除，得到泄漏敏感分量，并计算泄漏敏感分量的频带能量分布谱与瞬态幅值轨迹，得到特征解耦监测序列，包括：

5.根据权利要求4所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，监测特征解耦监测序列在无线汇聚链路上的数据包完整性标识，当识别到数据断链区段时，通过频带能量分布谱的相位演化规律对断链区段进行自适应轨迹插值补偿，得到时序连续的全维度状态特征流，包括：

6.根据权利要求5所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，将全维度状态特征流映射至多维退化相空间，构建动态基线漂移追踪模型以计算法兰密封失效演进指数，包括：

7.根据权利要求6所述的物联网设备实时监测预警方法，其特征在于，将法兰密封失效演进指数与预设的分级预警阈值矩阵进行边界穿透判定，得到实时监测预警结果，包括：

8.一种物联网设备实时监测预警系统，该系统实现如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：

9.一种计算设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。