一种能碳管理用燃气监测方法、系统、产品及介质与流程

本技术涉及能源监测领域，尤其涉及一种能碳管理用燃气监测方法、系统、产品及介质。

背景技术：

1、随着"双碳"目标的深入推进，能碳管理系统对燃气消耗数据的准确性提出了更高要求，部署在管网各节点的燃气计量设备需要持续上报温度、压力、流量及累积量等运行数据，为能耗统计与碳排放核算提供基础数据支撑。

2、在现有的燃气计量监管实践中，对计量设备准确性的保障主要依赖周期性强制检定与实时单参数区间监控相结合的方式。具体而言，燃气计量设备按照计量法规要求在固定周期进行离线送检或在线比对校准，在两次检定之间的运行期内，监控系统对设备上报的各项参数分别设置固定的正常范围，当某一参数的瞬时读数超出该范围时触发告警通知，由运维人员进行现场排查处理。

3、然而，随着碳排放核算对数据时间粒度的要求日趋精细，上述方式的局限性逐渐凸显。在两次周期检定之间长达数月的运行期内，温压补偿模块漂移或流量积算单元误差累积等因素所引起的计量精度劣化，表现为各参数之间内在对应关系的缓慢偏移，而各单项参数的瞬时读数仍处于各自正常范围之内。由于现有的单参数区间监控仅对各项参数独立判断是否越界，无法感知参数之间对应关系的渐变偏离，因此此类劣化在整个检定间隔期内持续存在而不被识别，偏差数据持续进入能碳台账，至下一次检定时方才暴露，此时已对碳排放核算结果造成了不可回溯的累积误差。

技术实现思路

1、本技术提供了一种能碳管理用燃气监测方法、系统、产品及介质，用于提高燃气计量设备在周期检定间隔期内计量精度渐变劣化的在线识别及时性。

2、第一方面，本技术提供了一种能碳管理用燃气监测方法，应用于能碳管理用燃气监测系统，该方法包括：采集目标燃气计量设备在同一采集周期内上报的运行数据，该运行数据包含介质温度、介质压力、瞬时流量、工况累积量和标况累积量；根据介质温度、介质压力和工况累积量，按预设压温换算关系推算出标况累积量推算值，在预设时间窗内将标况累积量推算值与标况累积量逐点作差，得到第一偏差；在预设时间窗内对瞬时流量按采样时序进行时序累加，得到工况累积量推算值，将工况累积量推算值与工况累积量在预设时间窗内的实测增量作差，得到第二偏差；将第一偏差与预设的第一容忍阈值进行比较，得到第一判定结果，将第二偏差与预设的第二容忍阈值进行比较，得到第二判定结果；将第一判定结果和第二判定结果组合形成故障指纹，根据故障指纹在预置故障类型映射表中检索出所属故障类型；根据第一偏差和第二偏差超出对应容忍阈值的越限幅度，对故障类型计算可信度评分，当可信度评分达到预设判定阈值时，下发与故障类型对应的处置指令。

3、在上述实施例中，通过对标况累积量与工况累积量分别建立独立推算校验通道，将两路偏差的判定结果组合为故障指纹并映射至故障类型，在各单项参数读数均处于正常范围内的工况下仍可捕获参数间对应关系的渐变偏移。在实际管网运行中，温压补偿模块发生缓慢漂移时介质温度与介质压力的瞬时读数往往未触及单参数告警边界，但经压温换算后的标况累积量已与设备上报值产生持续偏离，该双路交叉校验结构能够在周期检定间隔期内识别此类隐性劣化，提升计量精度劣化的在线发现及时性。

4、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，该根据介质温度、介质压力和工况累积量，按预设压温换算关系推算出标况累积量推算值，在预设时间窗内将标况累积量推算值与标况累积量逐点作差，得到第一偏差的步骤，具体包括：将预设时间窗内介质温度和介质压力的采样时间戳与工况累积量的采样时间戳进行对齐，当温压采样时刻与累积量采样时刻存在偏移时，将介质温度和介质压力插值至工况累积量对应的采样时刻，得到时间对齐后的温压序列；以时间对齐后的温压序列中每一采样时刻的介质温度和介质压力为输入，按预设压温换算关系将对应时刻的工况累积量换算为标况累积量推算值；将每一采样时刻的标况累积量推算值与同一时刻的标况累积量作差得到逐点差值序列，以逐点差值序列在预设时间窗的末时刻与首时刻之间的净变化量，与标况累积量在相同区间内的增量之比，作为第一偏差。

5、在上述实施例中，通过时间戳对齐与插值处理消除温压采样与累积量采样的时序偏移干扰，以逐点差值序列的净变化量与标况累积量增量之比表征第一偏差。在实际采集环境中，温度传感器、压力传感器与流量积算仪的上报周期和采集触发时刻存在毫秒至秒级不等的偏移，若未经对齐处理即进行换算，将在高流速工况下引入与设备计量性能无关的虚假偏差。采用净变化量与增量之比的表达方式使该偏差指标反映时间窗内温压补偿模块的漂移趋势而非设备出厂标定产生的固有绝对偏移，便于对漂移速率进行连续追踪。

6、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，该在预设时间窗内对瞬时流量按采样时序进行时序累加，得到工况累积量推算值，将工况累积量推算值与工况累积量在预设时间窗内的实测增量作差，得到第二偏差的步骤，具体包括：对预设时间窗内的瞬时流量按采样时序进行冻结检测，将连续达到预设数量阈值的采样点流量值保持不变的区段标记为通信冻结段，将通信冻结段内的采样点排除，得到有效流量序列；对有效流量序列按采样时序进行时序累加得到有效段累积推算值，根据有效流量序列覆盖的时长与预设时间窗总时长的比值，将有效段累积推算值等比外推至预设时间窗的完整时长，得到工况累积量推算值；将工况累积量推算值与工况累积量在预设时间窗内的实测增量作差，得到第二偏差。

7、在上述实施例中，通过冻结检测排除通信中断产生的无效采样点并以有效序列等比外推，避免通信冻结段对累积推算造成系统性低估。在现场部署条件下，燃气计量设备与数据采集平台之间的通信链路受电磁干扰或网络拥塞影响时，采集端接收到的瞬时流量值会出现连续多点保持不变的冻结现象，该冻结段并非真实零流量。若将冻结段纳入时序累加将导致推算值低于真实累积量，使第二偏差产生与设备计量性能无关的虚假越限。经冻结段排除与等比外推后，第二偏差在通信质量波动条件下仍能准确反映流量积算单元的实际误差水平。

8、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，该将第一判定结果和第二判定结果组合形成故障指纹，根据故障指纹在预置故障类型映射表中检索出所属故障类型的步骤，具体包括：根据第一判定结果生成第一状态码，根据第二判定结果生成第二状态码，将第一状态码与第二状态码按序组合形成故障指纹；将故障指纹与前序连续若干个预设时间窗内分别生成的历史故障指纹进行一致性比对，当故障指纹与全部历史故障指纹在连续预设窗口数内保持一致时，将故障指纹确认为稳定故障指纹；以稳定故障指纹为检索键在预置故障类型映射表中进行匹配，根据匹配到的条目确定所属故障类型。

9、在上述实施例中，通过多窗口一致性比对过滤瞬态扰动产生的偶发异常指纹，仅将连续稳定出现的故障指纹送入映射表检索。在管网实际运行中，阀门启闭动作、用气负荷骤变或上游调压器波动均可能在单个时间窗内引起参数间对应关系的短时偏离，若基于单次检测结果即触发故障类型检索将产生频繁误判。采用连续预设窗口数内一致性验证机制后，仅持续稳定呈现的偏离模式被确认为故障指纹并进入映射表匹配流程，使故障类型输出具备时间维度的可重复性保障，降低运维资源被无效占用的概率。

10、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，在当可信度评分达到预设判定阈值时，下发与故障类型对应的处置指令的步骤之后，该方法还包括：按预设统计时间窗口对管网内各燃气计量设备上报的瞬时流量进行累计，将累计总量与管网设计输配容量作比值，根据比值落入的预设区间确定当前负荷等级标识；计算各燃气计量设备的瞬时流量占管网总流量的比例在连续多个统计时间窗口内的变化幅度，根据变化幅度和稳态判定阈值判断得到当前运行状态标识；当运行状态标识为稳态时，以各燃气计量设备在当前负荷等级下历史运行数据的分布上下限构建参数合理区间作为动态监测基准，并以固定更新周期纳入最新稳态数据修正参数合理区间；当运行状态标识为过渡态时，挂起参数合理区间的比对判定，将各燃气计量设备运行数据的单位时间变化速率与管网最大允许变化速率比对，超出时输出过渡态异常标记。

11、在上述实施例中，通过负荷等级划分与稳态过渡态识别，在稳态下以历史分布构建动态监测基准，在过渡态下切换为变化速率比对。在管网日常运行中存在用气高峰与低谷的周期性切换，各计量设备在不同负荷等级下的正常运行参数范围存在差异，以单一固定阈值进行判定将在负荷切换期间产生误报。按负荷等级分别维护参数合理区间，使监测基准与当前工况匹配；在过渡态期间挂起区间比对并改用变化速率判定，避免因管网正常调度引起的参数波动被误识别为设备故障。

12、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，在当可信度评分达到预设判定阈值时，下发与故障类型对应的处置指令的步骤之后，该方法还包括：根据预设管网拓扑连接关系，提取与目标燃气计量设备存在直接管道连接的关联设备，读取各关联设备在相同采集周期内的运行数据，按与目标燃气计量设备相同的方式分别计算各关联设备的第一偏差和第二偏差；根据各关联设备的越限状态及越限方向与目标燃气计量设备的越限方向之间的一致性关系，结合目标燃气计量设备在相同采集周期内介质温度、介质压力与瞬时流量的变化方向组合是否符合预设物理一致性规则得到最终定性结果，该预设物理一致性规则为根据气体状态方程由介质温度与介质压力的变化方向推导得到的标况累积量理论偏移方向与第一偏差的实际越限方向一致；根据最终定性结果维持、扩展或终止处置指令。

13、在上述实施例中，通过管网拓扑关联设备的越限方向一致性分析与气体状态方程物理规则校验，区分计量设备自身故障与管网工况变化导致的参数偏移。在实际管网中，上游调压站输出压力变化或环境温度骤变等外部因素会同时影响同一管段上多台计量设备的温度与压力读数，若多台关联设备在同一采集周期内呈现方向一致的越限，则偏差来源指向管网工况变化而非单台设备故障。结合物理一致性规则对目标设备进行独立验证，使最终定性结果具备物理因果链支撑，提高故障归因准确度。

14、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，在当可信度评分达到预设判定阈值时，下发与故障类型对应的处置指令的步骤之后，该方法还包括：以故障类型被确认的采集周期为起始时刻，对目标燃气计量设备后续上报的运行数据附加待核实标签，暂停待核实标签对应的标况累积量参与能耗统计与碳排放核算的入账流程，形成数据冻结时段；当故障类型消除且运维端回传确认信号后，终止数据冻结时段；以数据冻结时段起始前最后一个正常采集周期的标况累积量为前锚点，以数据冻结时段终止后首个正常采集周期的标况累积量为后锚点，对冻结时段内各采集周期按线性插值生成替代标况累积量；将替代标况累积量补入能碳台账，触发对应时段能耗累积值与碳排放累积值的重新核算，在台账记录中写入异常修正标注字段。

15、在上述实施例中，通过数据冻结与线性插值替代机制，在故障期间暂停异常数据入账并以前后锚点插值补齐能碳台账。在能碳管理场景中，碳排放核算以标况累积量为基础数据源，若故障期间的偏差数据持续参与核算，将在修复后形成不可回溯的累积误差。采用待核实标签暂停入账的方式将异常数据隔离于核算流程之外，待故障消除后以前锚点与后锚点之间的线性插值作为替代值补入台账，并触发对应时段的重新核算与异常修正标注，使能碳台账在故障修复后恢复数据连续性与核算准确性。

16、第二方面，本技术实施方式提供了一种能碳管理用燃气监测系统，该能碳管理用燃气监测系统包括：一个或多个处理器和存储器；该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该能碳管理用燃气监测系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

17、第三方面，本技术实施方式提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在能碳管理用燃气监测系统上运行时，使得上述能碳管理用燃气监测系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

18、第四方面，本技术实施方式提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在能碳管理用燃气监测系统上运行时，使得上述能碳管理用燃气监测系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

19、可以理解地，上述第二方面提供的能碳管理用燃气监测系统，第三方面提供的计算机存储介质和第四方面提供的计算机程序产品均用于执行本技术实施方式所提供的方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。

20、本技术实施方式中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

21、1、由于采用了对目标燃气计量设备上报的介质温度、介质压力、瞬时流量、工况累积量和标况累积量在预设时间窗内分别建立标况累积量推算通道和工况累积量推算通道的双路交叉校验方式，其中标况累积量推算通道利用温度与压力对工况累积量按压温换算关系进行换算后与设备上报的标况累积量作差得到第一偏差，工况累积量推算通道利用瞬时流量时序累加结果与设备上报的工况累积量增量作差得到第二偏差，再将两路偏差各自的判定结果组合为故障指纹并在预置故障类型映射表中检索故障类型，以越限幅度计算可信度评分触发处置指令，所以能够在各单项参数读数均处于正常范围内的情况下通过参数间内在对应关系的偏移量化揭示温压补偿模块漂移或流量积算单元误差累积等隐性劣化，有效解决了现有技术中单参数区间监控仅对各参数独立判断是否越界而无法感知参数间对应关系渐变偏离的问题，实现了在周期检定间隔期内对计量精度渐变劣化的在线识别与故障类型定位。

22、2、由于采用了将预设时间窗内温压采样时间戳与工况累积量采样时间戳进行对齐并在存在偏移时将温压数据插值至累积量对应采样时刻的处理方式，使每一采样时刻的温压值与累积量值严格对应同一物理时刻，在此基础上逐点换算得到标况累积量推算值并与实报标况累积量作差得到逐点差值序列，以该序列在预设时间窗末时刻与首时刻之间的净变化量与标况累积量在相同区间内增量之比作为第一偏差，所以第一偏差反映的是时间窗内温压补偿换算精度的变化趋势而非绝对量偏移，有效解决了现有技术中因温压采样与累积量采样存在时序偏移导致换算校验引入非真实误差以及因关注绝对偏差而无法区分设备出厂标定偏差与运行期间漂移的问题，实现了对温压补偿模块运行期间漂移趋势的精确量化与定向追踪。

23、3、由于采用了对预设时间窗内瞬时流量按采样时序进行冻结检测并将连续保持不变达到预设数量阈值的区段标记为通信冻结段予以排除的处理方式，对排除后的有效流量序列进行时序累加得到有效段累积推算值，再根据有效序列覆盖时长与预设时间窗总时长的比值等比外推至完整时长得到工况累积量推算值，所以在通信链路发生间歇性中断或数据冻结时累积推算不会因无效采样点的混入而产生系统性偏差，有效解决了现有技术中未区分通信冻结与实际零流量导致时序累加结果低于真实累积量使第二偏差产生与设备计量性能无关的虚假越限的问题，实现了通信质量波动条件下工况累积量推算结果对流量积算单元真实误差的准确表征。