一种厂区管道连接状态监控系统及其监控方法与流程

1.本发明属于工业监控技术领域，具体涉及一种厂区管道连接状态监控系统及其监控方法。


背景技术：

2.现代工业中，厂区中设置有工程管道，工程管道包括供电管道、雨水管道、污水管道、给水管道、消防管道、燃气管道、通讯管道、厂区智能化管道等工程，维护每一个管道的状态正常是工业生产的必备条件，因此需要对厂区内的管道进行监控，然而厂区内的市政管道大多铺设于地下或镶嵌与墙壁之中，对其进行监控存在困难，因此本方案采用对裸露的管道连接处的状态进行监控，实现了整个厂区的管道状态的全面监控。
3.现有技术存在的问题：1）现有技术中，对厂区的管道监控大多停留在人工巡检的方式，这种方式人力成本投入大，监控效率低下，在管道发生异常的时候，不能及时的发现和进行维修，容易发生较大的安全事故，存在较大的安全隐患；2）现有技术中，对管道进行检测，仅仅停留在管道连接处的外观是否正常，缺乏多方面数据进行总体分析，并且由于是人工判断，存在较大的误差，一些细小的裂缝是肉眼无法分辨的，因此准确性低。


技术实现要素：

4.本发明旨在于至少在一定程度上解决上述技术问题之一，为此，本发明目的在于提供一种厂区管道连接状态监控系统，用于解决现有技术存在的人力成本投入大、监控效率低下、缺乏多方面数据进行总体分析、人工判断存在较大的误差的问题。
5.本发明所采用的技术方案为：一种厂区管道连接状态监控系统，包括监控中心、若干监控单元以及若干执行单元，监控中心分别与若干监控单元通信连接，若干监控单元一一对应与若干执行单元通信连接，若干监控单元分别设置于厂区内的若干管道连接处，若干执行单元与若干监控单元一一对应的设置于厂区内的若干管道连接处。
6.进一步地，每个监控单元包括均设置于管道连接处外部的主控模块、传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块，主控模块分别与传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块通信连接，通讯模块与监控中心通信连接。
7.进一步地，传感器模块包括均位于管道连接处外部的温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器，温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器均与主控模块通信连接。
8.进一步地，通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块包括4g模块、蓝牙模块以及无线射频模块。
9.进一步地，执行单元包括蜂鸣器、显示屏、断路器以及电磁阀，蜂鸣器、显示屏、断
路器以及电磁阀均与对应管道连接处的监控单元通信连接，断路器设置于对应管道连接处的动力装置的电源输入端，电磁阀设置对应管道连接处的管道入口处。
10.进一步地，监控中心包括监控服务器和数据服务器组，监控服务器分别与数据服务器组和若干监控单元通信连接，数据服务器组包括若干分布式设置的数据服务器，若干数据服务器均与监控服务器通信连接。
11.一种厂区管道连接状态监控方法，应用于厂区管道连接状态监控系统，监控系统包括监控中心、若干监控单元以及若干执行单元，每个监控单元包括均设置于管道连接处外部的主控模块、传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块，传感器模块包括均位于管道连接处外部的温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器，执行单元包括蜂鸣器、显示屏、断路器以及电磁阀，监控中心包括监控服务器和数据服务器组，包括如下步骤：s1：建立并初始化厂区管道连接状态监控系统；s2：基于化厂区管道连接状态监控系统，实时采集所有管道连接处的管道连接状态数据，并将管道连接状态数据发送至监控中心；s3：提取异常的管道连接状态数据，并根据异常的管道连接状态数据向对应的监控单元发送异常信号；s4：根据异常信号，控制对应的执行单元动作。
12.进一步地，管道连接状态数据包括管道连接处的温度数据、湿度数据、振动数据、气压数据以及图像数据。
13.进一步地，步骤s1的具体步骤为：s1-1：建立厂区管道连接状态监控系统，在厂区的管道连接处设置监控单元，并在对应位置设置执行单元；s1-2：初始化厂区管道连接状态监控系统，使用监控单元采集管道连接处的正常的管道连接状态数据；s1-3：将正常的管道连接状态数据发送至监控中心进行存储；s1-4：根据正常的管道连接状态数据中的图像数据和历史异常的图像数据，基于神经网络建立管道连接状态识别模型。
14.进一步地，步骤s3的具体方法为：采用加权分析方法将采集实时的管道连接状态数据与监控中心存储的正常的管道连接状态数据进行分析；加权分析方法的公式为：式中， 为数据异常值； 为实时的管道连接状态数据中第i项数据的权重； 为实时的管道连接状态数据中第i项数据； 为正常的管道连接状态数据中第i项数据的正常范围；i为数据项指示量； 为数据项总数；数据异常的判断公式为：
式中， 为数据异常值； 为数据异常预设阈值；判断图像数据是否异常的具体方法为：将实时的图像数据输入至管道连接状态识别模型中，得到管道连接状态识别结果，所述管道连接状态识别结果包括管道连接处开裂、管道连接处断开以及管道连接处正常，当管道连接状态识别结果为管道连接处开裂或管道连接处断开时，发出连接状态异常信号，控制执行单元动作。
15.本发明的有益效果为：1）本方案的厂区管道连接状态监控系统，在每个管道连接处设置监控单元和执行单元，避免了人工巡检的方式，减少了人力成本投入，提高了监控效率，在管道发生异常的时候，及时的发现和进行维修，并且通过执行单元进行自动的预处理，提高了安全性，为管道连接处的维修争取了时间，将安全隐患将至最小；2）本方案的厂区管道连接状态监控方法，通过采集的温度数据、湿度数据、振动数据、气压数据、位置数据以及图像数据对管道连接处的状态进行全面分析，并通过神经网络进行自动识别，提高了准确性。
16.本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进行详细说明。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是厂区管道连接状态监控系统结构框图；图2是厂区管道连接状态监控方法流程图。
具体实施方式
19.下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本发明公开的功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本发明阐述的实施例中。
20.应当理解，本发明使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本发明中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
21.应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
22.应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
23.实施例1一种厂区管道连接状态监控系统，如图1所示，包括监控中心、若干监控单元以及若干执行单元，监控中心分别与若干监控单元通信连接，若干监控单元一一对应与若干执行单元通信连接，若干监控单元分别设置于厂区内的若干管道连接处，若干执行单元与若干监控单元一一对应的设置于厂区内的若干管道连接处；在每个管道连接处设置监控单元和执行单元，避免了人工巡检的方式，减少了人力成本投入，提高了监控效率，在管道发生异常的时候，及时的发现和进行维修，监控单元采集管道连接状态数据，发送至监控中心进行保存和分析，发现异常后控制对应位置的执行单元动作，通过执行单元进行自动的预处理，提高了安全性，为管道连接处的维修争取了时间，将安全隐患将至最小。
24.作为优选，每个监控单元包括均设置于管道连接处外部的主控模块、传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块，主控模块分别与传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块通信连接，通讯模块与监控中心通信连接；传感器模块包括均位于管道连接处外部的温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器，温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器均与主控模块通信连接；通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块为4g模块；传感器模块、定位模块以及摄像头采集管道连接处的温度数据、湿度数据、振动数据、气压数据以及图像数据发送至主控模块，并通过4g模块上传至监控中心，提高了监控效率。
25.作为优选，执行单元包括蜂鸣器、显示屏、断路器以及电磁阀，蜂鸣器、显示屏、断路器以及电磁阀均与对应管道连接处的监控单元通信连接，断路器设置于对应管道连接处的动力装置的电源输入端，电磁阀设置对应管道连接处的管道入口处；当监控中心发现异常数据并发出对应的异常信号时，将异常信号显示在对应管道连接处的显示屏，并控制蜂鸣器发出警报，方便巡检人员对异常管道连接处进行维修，同时控制断路器断开动力装置的电源输入，控制电磁阀关闭管道入口，对异常情况进行自动的预处理。
26.作为优选，监控中心包括监控服务器和数据服务器组，监控服务器分别与数据服务器组和若干监控单元通信连接，数据服务器组包括若干分布式设置的数据服务器，若干数据服务器均与监控服务器通信连接；监控服务器建立有管道连接状态识别模型，对管道连接状态数据进行分析和处理，并存储至若干分布式设置的数据服务器，保证了管道连接状态数据存储的安全性，便于后续对异常的管道连接状态数据进行分析。
27.实施例2一种厂区管道连接状态监控方法，应用于厂区管道连接状态监控系统，监控系统包括监控中心、若干监控单元以及若干执行单元，每个监控单元包括均设置于管道连接处
外部的主控模块、传感器模块、定位模块、摄像头以及通讯模块，传感器模块包括均位于管道连接处外部的温度传感器、湿度传感器、振动传感器以及气压查传感器，执行单元包括蜂鸣器、显示屏、断路器以及电磁阀，监控中心包括监控服务器和数据服务器组，如图2所示，包括如下步骤：s1：建立并初始化厂区管道连接状态监控系统；管道连接状态数据包括管道连接处的温度数据、湿度数据、振动数据、气压数据以及图像数据；具体步骤为：s1-1：建立厂区管道连接状态监控系统，在厂区的管道连接处设置监控单元，并在对应位置设置执行单元；s1-2：初始化厂区管道连接状态监控系统，使用监控单元采集管道连接处的正常的管道连接状态数据；s1-3：将正常的管道连接状态数据发送至监控中心进行存储；对于正常的管道连接状态数据，需要进行预处理，即筛选和剔除缺陷数据，例如，实施例中，该监控单元采集的正常的管道连接状态数据中温度数据所处的范围总体上为35
°
~40
°
，在某一时间段采集到的温度数据为50
°
，将50
°
的温度数据划分为异常的管道连接状态数据并剔除；s1-4：根据正常的管道连接状态数据中的图像数据和历史异常的图像数据，基于神经网络建立管道连接状态识别模型；历史异常的图像数据包括管道连接处开裂时的图像数据和管道连接处断开时的图像数据，将所有图像数据进行灰度处理、归一化处理以及降噪处理，得到处理后的数据集，将数据集的70%作为训练集、30%作为测试集，根据训练集基于神经网络建立初始的管道连接状态识别模型，根据测试集对初始的管道连接状态识别模型进行优化，得到并输出最优的管道连接状态识别模型；s2：基于化厂区管道连接状态监控系统，实时采集所有管道连接处的管道连接状态数据，并将管道连接状态数据发送至监控中心；s3：提取异常的管道连接状态数据，并根据异常的管道连接状态数据向对应的监控单元发送异常信号，具体方法为：采用加权分析方法将采集实时的管道连接状态数据与监控中心存储的正常的管道连接状态数据进行分析；加权分析方法的公式为：式中， 为数据异常值； 为实时的管道连接状态数据中第i项数据的权重； 为实时的管道连接状态数据中第i项数据； 为正常的管道连接状态数据中第i项数据的正常范围；i为数据项指示量； 为数据项总数；数据异常的判断公式为：
式中， 为数据异常值； 为数据异常预设阈值，本实施例中， ；在e
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范围内，管道连接处发生异常，但是异常情况不紧急，可以保持正常运行，只需要提醒工作人员进行巡检，在 范围内，管道连接处发生异常，异常情况十分紧急，需要发出信号控制执行单元动作，关停该管道连接处的动力装置和管道入口，避免更大的事故发生；判断图像数据是否异常的具体方法为：将实时的图像数据输入至管道连接状态识别模型中，得到管道连接状态识别结果，所述管道连接状态识别结果包括管道连接处开裂、管道连接处断开以及管道连接处正常，当管道连接状态识别结果为管道连接处开裂或管道连接处断开时，发出连接状态异常信号，控制执行单元动作；s4：根据异常信号，控制对应的执行单元动作，将异常信号显示在对应管道连接处的显示屏，并控制蜂鸣器发出警报，方便巡检人员对异常管道连接处进行维修，同时控制断路器断开动力装置的电源输入，控制电磁阀关闭管道入口，对异常情况进行自动的预处理。
28.本方案的厂区管道连接状态监控方法，通过采集的温度数据、湿度数据、振动数据、气压数据、位置数据以及图像数据对管道连接处的状态进行全面分析，并通过神经网络进行自动识别，提高了准确性。
29.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
30.以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可理解并实施。
31.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
32.本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。