仅在美国，管道运营商就维护着约300万公里的天然气输送干线和管道。这些管道通常穿越偏远的荒野、埋设在地形复杂的地区或在水底。虽然像数据采集与监视控制(SCADA)系统这样的传统监控工具可能很有效，但它们也有明显的缺点。
美国的供水基础设施由大约 220 万公里的管道组成，由于位置和环境的原因难以监控。技术创新有助于提供更有效的管道监控解决方案。物联网 (IoT) 技术将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技术?
1.扩展泄漏检测系统
物联网传感器扩展了现有的管道遥测系统，例如通过压力和流量分析监控泄漏的数据采集与监视控制(SCADA)网络。通常由太阳能电池板供电的低功耗物联网传感器可以捕获各种运行变量。
这些传感器可以为数据采集与监视控制(SCADA)系统的内部管道监控提供外部监控补充。像声学或超声波传感器这样的物联网设备可以侦听异常声波，这些声波可能暗示泄漏或裂纹的生成和扩展。
甲烷气体检测器提供了一种更直接的泄漏检测方法。甲烷含量异常会触发警报，帮助管道运营商确定泄漏位置。管道运营商可以采用传感器集群改进泄漏检测，并消除内部压力传感器有时可能产生的误报。
2.对故障排除和管道修复进行改进
跟踪管道压力的系统可以告知是否存在泄漏，但它可能无法帮助运营人员确定其确切位置。由于管道维修团队必须一一排查管道以查找泄漏，因此缺乏准确性可能会浪费大量的时间。
通过物联网智能传感器与传统泄漏检测系统协同工作，可以了解管道损坏的程度和具体位置。这可以加快故障排除过程的速度，并降低泄漏风险，这些风险包括停机时间、气体损失、潜在的环境破坏。
对声波传感器检测到的异常声波的分析可能表明管道的螺纹有可能磨损。有了这些信息，管道技术人员可以优先进行目视检查，有可能帮助他们发现管道螺纹损坏。使用声波发射传感器，超声波和声传感器的相对位置误差可以低至1%，同时也可覆盖80米长的管道。
对在管道泄漏检测中使用压电声传感器的研究还发现，它们在检测瞬态和连续泄漏方面都很有效。无论泄漏类型如何，这些传感器都可以帮助维修团队确定泄漏位置。
3. 泄漏预测和改进的趋势预测
更好的泄漏数据可以改进预测模型。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行为和事件。
大数据分析解决方案可以分析从一组物联网传感器收集的数据。可以分析实时和历史传感器数据，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，并提供更早的泄漏和损坏检测。
这种应用类似于物联网技术最常见的应用之一 管道中的预测性维护。它使用来自物联网传感器的操作数据来预测机器故障或异常行为。
结合来自其他来源的数据(如环境、天气和来自其他管道系统的信息)，这些分析模型可以进一步改进，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。其洞察力可能会发现遥测中的盲点或帮助管道运营商开创新的监控方法。
4.为自主和自我优化的管道管理奠定基础
在不久的将来，物联网传感器和遥控器可能有助于构建自我优化的管道管理系统。人工智能和物联网驱动的管道管理系统可以将传统管道泄漏报告过程中的大部分或所有步骤实现自动化。这包括警告管道运营人员、打开或关闭阀门、通知维修部门以及派遣技术人员到故障点。
物联网控制的管道阀门和终端以及其他技术允许远程控制关键管道基础设施。结合物联网传感器，这些控制措施使管道系统能够有效地自我监控和管理，并且根据需要调整气体流量，以最大限度地减少损坏或泄漏的影响。
随着时间的推移，新的信息可以回馈到管道管理系统。通过引入紧急事件数据，可以进一步优化响应，并构建更有效的管道泄漏管理系统。这些数据还可用于工程和规划新管道，帮助优化设计以降低泄漏风险。
结语
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传统技术(如 SCADA)的功能，还可以提高泄漏预测和管道维护算法的质量。远程控制的阀门和主管道可以让管道管理系统根据泄漏的可能性自动调整管道运行。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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