物联网开发

物联网解决方案:智能管道监控

  仅在美国,管道运营商就维护着约300万英里的天然气分配干线和管道。它们经常穿过偏远的旷野,难以到达的地形或深水水下。尽管传统的监视工具(如SCADA系统)可以有效,但它们也具有明显的弱点。


  美国的水基础设施的长度相似,由大约220万英里的管道组成,由于位置而可能难以监控。创新正在帮助提供更有效的管道监控解决方案。物联网(IoT)设备可能会对管道的监控方式产生重大影响。为什么物联网是新型智能管道监控的基础?


智能管道监控


  1.改进的故障排除和管道维修


  跟踪管道压力的系统可以告诉您是否存在泄漏,但是它可能无法帮助操作员查明其确切位置。由于管道维修团队必须梳理管道的某个区域以寻找泄漏,因此缺乏准确性会导致宝贵的时间损失。


  与传统的泄漏检测系统协同工作的IoT智能传感器可以传达管道损坏的程度和具体位置。这样可以加快故障排除过程的速度,并最大程度地减少随之而来的泄漏风险-停机时间,气体损失和潜在的环境破坏。


  由声学传感器检测到的异常声波的分析可能表明,在管段的销或盒端上有磨损。有了这些信息,管道技术人员可以优先进行视觉螺纹检查,从而有可能帮助他们发现管道螺纹的损坏。


  使用一对声发射传感器时,使用超声波和声传感器的相对位置误差可低至1%,同时还可覆盖长达80米的管道长度。


  对在管道泄漏检测中使用压电声学传感器的研究也发现它们在检测瞬时泄漏和连续泄漏方面均有效。无论泄漏类型如何,这些传感器都可以帮助维修团队查明位置。


  2.扩展的泄漏检测系统


  物联网传感器扩展了现有的管道遥测系统,例如可通过压力和流量分析监控泄漏的SCADA网络。通常由太阳能电池板附件供电的低功率IoT传感器可以捕获各种操作变量。


  这些传感器可以为SCADA系统的内部管道监控提供外部监控补充。诸如声学或超声波传感器之类的IoT设备可以侦听异常声波,这些声波可能表明存在泄漏或裂纹的开始和发展。


  甲烷气体检测器提供了一种更直接的泄漏检测手段。甲烷含量异常会触发管道操作员警报,帮助他们查明泄漏的位置。


  定期张贴足够大的传感器可以改善泄漏检测并消除内部压力传感器有时可能产生的误报。


  3.为自主和自我优化的管道管理奠定基础


  在不久的将来,物联网传感器和远程控制可能会帮助构建自我优化的管道管理系统。


  基于AI和IoT的管道管理系统可以自动化传统管道泄漏报告流程中的大多数或所有步骤。这包括警告管道操作员,打开或关闭阀门,通知政府机构以及将技术人员派遣到故障点。


  物联网控制的管道阀门和终端以及其他技术允许对关键管道基础设施进行远程控制。这些控件与IoT传感器结合使用,使管道系统能够有效地进行自我监控和管理,并根据需要调整气流,以最大程度地减少损坏或泄漏的影响。


  随着时间的流逝,新信息可以循环回到系统中。通过引入紧急事件中的数据,系统可以进一步优化响应并构建更有效的管道泄漏管理系统。


  该数据还可用于工程设计和规划新管道,从而有助于优化设计以降低泄漏风险。


  4.泄漏预测和改进的趋势预测


  更好的泄漏数据可以改善预测模型。物联网数据的速度和规模可以为新的预测和趋势预测模型提供基础,这些模型可以识别可能导致管道故障的动作和事件。


  可以通过大数据分析解决方案分析从一组IoT传感器收集的数据。实时和历史传感器数据均可进行分析,以发现故障事件中的新模式。这些可以帮助管道运营商建立更有效的预测模型,从而更早地发现泄漏和损坏。


  此应用程序类似于管道中的预测性维护,这是IoT技术最常见的应用程序之一。它使用来自IoT传感器的运行数据来预测机器故障或异常行为。


  结合其他来源的数据(例如环境,天气和其他管道系统的信息),可以进一步改善这些分析模型,从而提供有关故障和泄漏原因的新见解。


  长期数据和分析可以帮助管道运营商构建更有效的战略监控策略。洞察力可能会发现遥测中的盲点,或帮助运营商开创监控新方法。


  使用物联网技术改善管道监控和管理


  连接互联网的传感器可用于创建新的智能管道监控解决方案。这些解决方案可以扩展更多常规技术(如SCADA)的功能,还可以提高泄漏预测和管道维护算法的质量。远程控制的阀门和总管可以使系统根据泄漏的可能性自动调节管道的运行。最终,将物联网纳入这些流程可以减少故障并提高效率。


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