基于数字孪生体的管道风险监测方法、系统和存储介质与流程

所属的技术人员知道，本发明可以实现为方法、系统和存储介质。因此，本发明可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

背景技术：

1、数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统，数字孪生技术也可以运用于油气管道运行情况的监管和调节。

2、对于油气资源，管道运输具有运输量大、连续、迅速、高效、经济、安全、平稳、可靠且占地面积少等特点，在综合性价比方面可谓一枝独秀，将其他各种运输方式远远甩在后面。随着管线钢级的提高、管道口径的扩大、运行压力的升高、管道里程的增加，管道逐步交织成网，输送能力和调配能力大幅提升。

3、然而，当前对于管道的风险评价与监测存在较多局限性。例如，计算量大，需要依赖强大的逻辑思维能力或借助计算机等辅助设备。对于系统计算中涉及到的装置失效概率、偏离因子等各类参数的确定需要投入大量的精力，例如需要收集各装置工艺操作条件和设备台账，对装置和储运系统设备进行定量计算，确定每一个泄漏单元内的危险物料、工艺参数(温度、压力等)、设备设施及规格(主要设备、工艺管道、法兰、阀门、仪表接管等)、泄漏单元的物料存量等信息。各类数据的准确度和适应性也难以确定。

4、因此，亟需提供一种技术方案解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字孪生体的管道风险监测方法、系统和存储介质。

2、本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测方法的技术方案如下：

3、获取目标管段在当前时刻的多源属性数据并输入至预设风险评价公式组，得到所述目标管段的当前综合风险值；

4、利用所述当前时刻的多源属性数据对目标管段对应的原始数字孪生模型进行更新，得到所述当前时刻的目标数字孪生模型；

5、当所述当前综合风险值超出预设综合风险值时，将所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险，在所述目标数字孪生模型上进行标记映射，以实现对所述目标管段的风险监测。

6、本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测方法的有益效果如下：

7、本发明的方法大幅缩短了管道风险监测的周期，能够利用数字孪生模型对管道风险进行实时评价与监测，提高了风险监测的准确性。

8、在上述方案的基础上，本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测方法还可以做如下改进。

9、进一步，还包括：

10、基于目标管段在历史时间段的多源属性数据，构建所述目标管段对应的原始数字孪生模型。

11、进一步，所述历史时间段的多源属性数据包括：所述历史时间段的管道运维数据、所述历史时间段中任意时刻的管道基础属性数据、输送油气介质物性数据、水力数据、热力数据、周边环境数据、生产运行数据；

12、所述当前时刻的多源属性数据包括：所述当前时刻的管道基础属性数据、输送油气介质物性数据、水力数据、热力数据、周边环境数据和生产运行数据。

13、进一步，所述当前时刻的管道基础属性数据包括：所述当前时刻的管道壁厚sk、所述当前时刻的管道直径rk和所述当前时刻的管道使用年限tk，所述当前时刻的输送油气介质物性数据包括：所述当前时刻的油气传输速度vj、所述当前时刻的油气压强pj、所述当前时刻的油气传输温度tj和所述当前时刻的含水量mj，所述当前时刻的水力数据包括：所述当前时刻的水压ps和所述当前时刻的水温ts，所述当前时刻的热力数据包括：所述当前时刻的管道外部环境温度th，所述当前时刻的生产运行数据包括：所述当前时刻的管道输送油气的运行数据ts，所述当前时刻的周边环境数据包括：所述当前时刻的周边环境的人员入侵人数xh和所述当前时刻的携带工具台数ph。

14、进一步，所述预设风险评价公式组为：

15、

16、其中，vm为安全油气传输速度范围中最接近vj的值，vm1为安全油气传输速度范围的上限值，vm2为安全油气传输速度范围的下限值，pm为安全油气压强范围中最接近pj的值，pm1为安全油气压强范围的上限值，pm2为安全油气压强范围的下限值，tm为安全油气传输温度范围中最接近tj的值，tm1为安全油气传输温度范围的上限值，tm2为安全油气传输温度范围的下限值，mm为安全含水量范围中最接近mj的值，mm1为安全含水量范围的上限值，mm2为安全含水量范围的下限值，tm为管道最大使用年限，k为所述目标管段对应的支线数量，f4为所述当前综合风险值，f1为事故发生的概率值，f2为风险产生时人员的伤亡值，f3为事故对管线造成的后果系数。

17、进一步，所述预设综合风险值包括：第一预设综合风险值和第二预设综合风险值，所述第一预设综合风险值小于所述第二预设综合风险值；所述当所述当前综合风险值超出预设综合风险值时，将所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险，在所述目标数字孪生模型上进行标记映射的步骤，包括：

18、当所述当前综合风险值仅超出所述第一预设风险值时，通过所述目标数字孪生模型对应的预设中风险映射方式，将所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险，在所述目标数字孪生模型上进行标记映射；

19、当所述当前综合风险值超出所述第二预设风险值时，通过所述目标数字孪生模型对应的预设高风险映射方式，将所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险，在所述目标数字孪生模型上进行标记映射。

20、进一步，所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险为：所述当前综合风险值对应的输送油气介质风险、水力风险、热力风险、周边环境风险和生产运行风险中的至少一种。

21、本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测系统的技术方案如下：

22、包括：处理模块、更新模块和监测模块；

23、所述处理模块用于：获取目标管段在当前时刻的多源属性数据并输入至预设风险评价公式组，得到所述目标管段的当前综合风险值；

24、所述更新模块用于：利用所述当前时刻的多源属性数据对目标管段对应的原始数字孪生模型进行更新，得到所述当前时刻的目标数字孪生模型；

25、所述监测模块用于：当所述当前综合风险值超出预设综合风险值时，将所述目标管段在所述当前时刻所存在的风险，在所述目标数字孪生模型上进行标记映射，以实现对所述目标管段的风险监测。

26、本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测系统的有益效果如下：

27、本发明的系统大幅缩短了管道风险监测的周期，能够利用数字孪生模型对管道风险进行实时评价与监测，提高了风险监测的准确性。

28、在上述方案的基础上，本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测系统还可以做如下改进。

29、进一步，还包括：构建模块；所述构建模块：

30、基于目标管段在历史时间段的多源属性数据，构建所述目标管段对应的原始数字孪生模型。

31、本发明的一种存储介质的技术方案如下：

32、存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如本发明的一种基于数字孪生体的管道风险监测方法的步骤。