僅在美國，管道運營商就維護著約300萬公里的天然氣輸送干線和管道。這些管道通常穿越偏遠的荒野、埋設在地形復雜的地區(qū)或在水底。雖然像數據采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統這樣的傳統監(jiān)控工具可能很有效，但它們也有明顯的缺點。

 

美國的供水基礎設施由大約 220 萬公里的管道組成，由于位置和環(huán)境的原因難以監(jiān)控。技術創(chuàng)新有助于提供更有效的管道監(jiān)控解決方案。物聯網 (IoT) 技術將會對管道的監(jiān)控方式產生重大影響。為什么物聯網是新型智能管道監(jiān)控的基礎技術?

 

1.擴展泄漏檢測系統

 

物聯網傳感器擴展了現有的管道遙測系統，例如通過壓力和流量分析監(jiān)控泄漏的數據采集與監(jiān)視控制(SCADA)網絡。通常由太陽能電池板供電的低功耗物聯網傳感器可以捕獲各種運行變量。

 

這些傳感器可以為數據采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統的內部管道監(jiān)控提供外部監(jiān)控補充。像聲學或超聲波傳感器這樣的物聯網設備可以偵聽異常聲波，這些聲波可能暗示泄漏或裂紋的生成和擴展。

 

甲烷氣體檢測器提供了一種更直接的泄漏檢測方法。甲烷含量異常會觸發(fā)警報，幫助管道運營商確定泄漏位置。

 

管道運營商可以采用傳感器集群改進泄漏檢測，并消除內部壓力傳感器有時可能產生的誤報。

 

2.對故障排除和管道修復進行改進

 

跟蹤管道壓力的系統可以告知是否存在泄漏，但它可能無法幫助運營人員確定其確切位置。由于管道維修團隊必須一一排查管道以查找泄漏，因此缺乏準確性可能會浪費大量的時間。

 

通過物聯網智能傳感器與傳統泄漏檢測系統協同工作，可以了解管道損壞的程度和具體位置。這可以加快故障排除過程的速度，并最大程度地減少泄漏風險，這些風險包括停機時間、氣體損失、潛在的環(huán)境破壞。

 

對聲波傳感器檢測到的異常聲波的分析可能表明管道的螺紋有可能磨損。有了這些信息，管道技術人員可以優(yōu)先進行目視檢查，有可能幫助他們發(fā)現管道螺紋損壞。

 

使用聲波發(fā)射傳感器，超聲波和聲傳感器的相對位置誤差可以低至1%，同時也可覆蓋80米長的管道。

 

對在管道泄漏檢測中使用壓電聲傳感器的研究還發(fā)現，它們在檢測瞬態(tài)和連續(xù)泄漏方面都很有效。無論泄漏類型如何，這些傳感器都可以幫助維修團隊確定泄漏位置。

 

3. 泄漏預測和改進的趨勢預測

 

更好的泄漏數據可以改進預測模型。物聯網數據的速度和規(guī)模可以為新的預測和趨勢預測模型提供基礎，這些模型可以識別可能導致管道故障的行為和事件。

 

大數據分析解決方案可以分析從一組物聯網傳感器收集的數據。可以分析實時和歷史傳感器數據，以發(fā)現故障事件中的新模式。這些可以幫助管道運營商建立更有效的預測模型，并提供更早的泄漏和損壞檢測。

 

這種應用類似于物聯網技術最常見的應用之一——管道中的預測性維護。它使用來自物聯網傳感器的操作數據來預測機器故障或異常行為。

 

結合來自其他來源的數據(如環(huán)境、天氣和來自其他管道系統的信息)，這些分析模型可以進一步改進，提供有關故障和泄漏原因的新見解。

 

長期數據和分析可以幫助管道運營商構建更有效的戰(zhàn)略監(jiān)控策略。其洞察力可能會發(fā)現遙測中的盲點或幫助管道運營商開創(chuàng)新的監(jiān)控方法。

 

4.為自主和自我優(yōu)化的管道管理奠定基礎

 

在不久的將來，物聯網傳感器和遙控器可能有助于構建自我優(yōu)化的管道管理系統。

 

人工智能和物聯網驅動的管道管理系統可以將傳統管道泄漏報告過程中的大部分或所有步驟實現自動化。這包括警告管道運營人員、打開或關閉閥門、通知維修部門以及派遣技術人員到故障點。

 

物聯網控制的管道閥門和終端以及其他技術允許遠程控制關鍵管道基礎設施。結合物聯網傳感器，這些控制措施使管道系統能夠有效地自我監(jiān)控和管理，并且根據需要調整氣體流量，以最大限度地減少損壞或泄漏的影響。

 

隨著時間的推移，新的信息可以回饋到管道管理系統。通過引入緊急事件數據，可以進一步優(yōu)化響應，并構建更有效的管道泄漏管理系統。

 

這些數據還可用于工程和規(guī)劃新管道，幫助優(yōu)化設計以降低泄漏風險。

 

 

連接互聯網的傳感器可用于創(chuàng)建新的智能管道監(jiān)控解決方案。這些解決方案可以擴展更多傳統技術(如 SCADA)的功能，還可以提高泄漏預測和管道維護算法的質量。遠程控制的閥門和主管道可以讓管道管理系統根據泄漏的可能性自動調整管道運行。最終，將物聯網納入這些流程可以減少故障，并提高效率。

 

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