本發明涉及油氣管道檢測，具體為基于無人機巡檢的油氣管道監測方法及監測系統。

背景技術：

1、油氣管道檢測是一項綜合性的技術活動，它依賴于多種高科技手段，如超聲波檢測、射線照相檢測、漏磁檢測、電磁聲波檢測、渦流檢測以及機械接觸檢測等，對油氣管道的內部結構、外部涂層、焊縫質量、腐蝕情況等進行全面、細致的檢查與評估。這一過程的目的是及時發現并準確定位管道中存在的缺陷、損傷或潛在風險，為后續的維修、更換或加強措施提供科學依據，從而確保油氣管道在復雜的自然環境和運營條件下保持安全、可靠、高效的運行狀態。通過油氣管道檢測，不僅可以有效預防管道泄漏、爆炸等安全事故的發生，還能延長管道的使用壽命，降低運營成本，同時保障公眾安全、環境保護以及能源供應的穩定性。

2、在申請公布號為cn118243782a的中國發明專利中，提供一種油氣管道的焊縫檢測方法，能夠解決油氣管道環焊縫的缺陷檢出率低的技術問題。該油氣管道的焊縫檢測方法包括確認第一待測區域的多個第一分區；根據第一預設條件，調整每個第一分區對應平底孔的波幅，得到調試結果；平底孔設置在第一檢測對比試塊上；根據調試結果，檢測每個第一分區，得到第一檢測結果；第一檢測結果用于表征信號相對于坡口的位置；根據第一檢測結果和第二預設條件，得到第一待測區域的第二檢測結果；根據第二檢測對比試塊，確認第二待測區域的第三檢測結果；根據第三檢測對比試塊，確認第三待測區域的第四檢測結果。通過覆蓋整個焊縫及熱影響區，檢測到更多的缺陷，從而提高油氣管道環焊縫的缺陷檢出率。

3、結合以上申請及現有技術中的內容：

4、考慮到油氣輸送的安全性，需要對油氣管道的狀態進行定期監測，驗證油氣管道是否產生異常甚至故障，例如產生變形、破損甚至泄漏等，若油氣管道存在的安全隱患不能及時發現和檢修，在導致油氣管道內的油氣產生大規模泄漏時，會引發嚴重的事故和破壞。

5、現有的油氣管道監測方法主要還是依據人工周期性巡檢，以及配合監測設備及傳感網絡對關鍵部位，例如管道連接部位等進行檢測，這種監測方式的全面性較差，對非關鍵部位的忽視程度較高，因此，為了減少對非關鍵部位的忽視，在現有監測方法的基礎上引入了無人機巡檢，由無人機攜帶的傳感器網絡對油氣管道進行全面檢測，但是在油氣管道所處的工作場景產生較大的變動時，例如外部的氣溫條件變動較大，并且內部油氣壓力變動較大時，受到材料性質的影響，油氣管道受到影響可能性較大，更容易產生故障和異常，此時對油氣管道進行全面巡檢的效率較低，難以有效地降低油氣管道可能面臨的風險。

6、為此，本發明提供了基于無人機巡檢的油氣管道監測方法及監測系統。

技術實現思路

1、(一)解決的技術問題

2、針對現有技術的不足，本發明提供了基于無人機巡檢的油氣管道監測方法及監測系統，通過由采集的場景數據生成場景異常度，若場景異常度超過異常閾值，使用巡檢無人機依據優化后的巡檢路徑對油氣管道進行巡檢，依據獲取的檢測數據識別油氣管道上的異常點，由各個異常點的異常狀態數據生成檢修值，依據檢修值確定相應的維護優先級，依據維護優先級及位置信息為各個異常點規劃相應的維護路徑；由油氣管道維護知識圖譜依據故障特征為異常點匹配相應的維護方案，對油氣管道的異常點處進行維護，在符合約束條件的時間節點上對油氣管道進行巡檢。對油氣管道存在的異常及故障進行檢修和維護，提高維護檢修的效率；從而解決了背景技術中記載的技術問題。

3、(二)技術方案

4、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

5、基于無人機巡檢的油氣管道監測方法，包括，在安裝區域內進行場景數據采集，由采集的場景數據生成場景異常度htp，若場景異常度htp超過異常閾值，向外部發出路徑規劃指令；

6、使用巡檢無人機依據優化后的巡檢路徑對油氣管道進行巡檢，依據獲取的檢測數據識別油氣管道上的異常點，若異常點的異常程度超過預期，向外部發出檢修評估指令；

7、由各個異常點的異常狀態數據生成檢修值jtp，依據檢修值jtp確定相應的維護優先級，依據維護優先級及位置信息為各個異常點規劃相應的維護路徑；其中，對異常點的異常評分yp及場景異常度htp做無量綱處理，依據如下方式生成檢修值jtp：

8、

9、權重系數：0≤ρ≤1，0≤ζ≤1，且ρ+ζ＝1；

10、由油氣管道維護知識圖譜依據故障特征為異常點匹配相應的維護方案，在對維護方案進行迭代優化后，執行維護方案對油氣管道的異常點處進行維護；

11、使巡檢無人機在符合約束條件的時間節點上對油氣管道進行巡檢，對油氣管道的異常點進行預測，將預測的異常點插入下一巡檢節點上的維護路徑中。

12、進一步的，構建覆蓋安裝區域的電子地圖，在安裝區域內進行場景數據采集，包括溫度、濕度數據以及油氣管道內的流體壓力波動數據，匯總生成檢測場景數據集合，由場景數據集合內的場景數據生成場景異常度htp。

13、進一步的，對溫度tp及流體壓力sp做線性歸一化處理，并將相應的數據值映射至區間[0,1]內，依照如下公式生成場景異常度htp：

14、

15、權重系數：0≤β≤1，0≤α≤1，且α+β＝1，i＝2，…,k，k為時間節點的個數；為流體壓力的均值，為流體壓力的合格標準值，為第i個的流體壓力的濕度；為溫度的均值，為溫度的合格標準值，為第i個監測點上的溫度。

16、進一步的，將安裝區域內的管道位置信息、地形信息及建筑物信息在電子地圖上標記，接收到路徑規劃指令后，由預訓練的路徑規劃算法為巡檢無人機規劃巡檢路徑；

17、構建無人機巡檢數字孿生模型，使用無人機巡檢數字孿生模型對巡檢路徑進行測試，獲取相應測試數據。

18、進一步的，以測試數據對巡檢路徑進行迭代優化，獲取優化后的巡檢路徑；在巡檢無人機上部署傳感器網絡，使用巡檢無人機依據優化后的巡檢路徑對油氣管道進行巡檢，由傳感器網絡實時采集檢測數據，匯總生成管道檢測數據集合；

19、以管道檢測數據作為輸入，使用訓練后的異常檢測模型對油氣管道進行異常檢測，識別油氣管道上的異常點以及異常評分。

20、進一步的，將各個異常點的位置在油氣管道模型上標記，接收到檢修評估指令后，匯總各個異常點的異常狀態數據，生成異常狀態數據集合，由異常狀態數據集合生成檢修值jtp；將獲取的若干檢修值從大到小有序排列后獲取相應的維護順序；由異常點在維護順序內的次序確定相應的維護優先級，依據異常點的維護優先級及位置信息，由預訓練的路徑規劃算法為各個異常點規劃相應的維護路徑。

21、進一步的，對異常點的檢測數據進行特征提取后獲取相應的故障特征，以油氣管道檢修維護作為目標詞，預先構建油氣管道維護知識圖譜；

22、由油氣管道維護知識圖譜為異常點匹配相應的維護方案，由油氣管道維護數字孿生模型對異常點的維護方案進行測試，并獲取相應的測試數據，依據測試數據對維護方案進行迭代優化，執行維護方案對油氣管道的異常點處進行維護。

23、進一步的，執行維護方案對異常店進行維護后，對無人機巡檢的巡檢間隔pa進行約束，在符合約束條件的巡檢節點上進行巡檢，確定無人機下一個巡檢節點后，使用訓練后的故障預測模型對油氣管道在巡檢節點上的故障進行預測。

24、進一步的，對巡檢間隔pa的約束方式如下：

25、

26、權重系數：0≤β≤1，0≤α≤1，且α+β＝1，其中，n為異常點的個數，u(i,j)是第i個異常點到第j個異常點的距離，uta為距離的平均值，htpmax、htpmin分別為上一個巡檢周期內場景異常度的最大值和最小值。

27、基于無人機巡檢的油氣管道監測系統，包括，場景分析單元，在安裝區域內進行場景數據采集，由采集的場景數據生成場景異常度htp，若場景異常度htp超過異常閾值，向外部發出路徑規劃指令；

28、異常分析單元，使用巡檢無人機依據優化后的巡檢路徑對油氣管道進行巡檢，依據獲取的檢測數據識別油氣管道上的異常點，若異常點的異常程度超過預期，向外部發出檢修評估指令；

29、維護路徑規劃單元，由各個異常點的異常狀態數據生成檢修值jtp，依據檢修值jtp確定相應的維護優先級，依據維護優先級及位置信息為各個異常點規劃相應的維護路徑；

30、維護方案匹配單元，由油氣管道維護知識圖譜依據故障特征為異常點匹配相應的維護方案，在對維護方案進行迭代優化后，執行維護方案對油氣管道的異常點處進行維護；

31、預維護單元，使巡檢無人機在符合約束條件的時間節點上對油氣管道進行巡檢，對油氣管道的異常點進行預測，將預測的異常點插入下一巡檢節點上的維護路徑中。

32、(三)有益效果

33、本發明提供了基于無人機巡檢的油氣管道監測方法及監測系統，具備以下有益效果：

34、1、由采集的數據生成場景異常度htp，依據場景異常度htp對安裝區域內的環境是否存在異常進行分析判斷，對油氣管道產生異常的風險實現預判。

35、2、無人機規劃巡檢路徑并對其進行測試，可以確保巡檢路徑的有效性和安全性，提高巡檢的效率；依據獲取到的檢測數據對油氣管道的異常性進行評估和判斷，在當前的異常場景條件下，可以為識別出的異常點進行針對性的處理。

36、3、通過將若干個檢測值進行排序，確定出檢修順序及相應的檢修優先級，可以對油氣管道存在的異常及故障進行檢修和維護，提高維護檢修的效率。通過規劃維護路徑，依據維護路徑可以在對油氣管道進行維護時，提高維護的效率。

37、4、對維護方案進行測試優化和改進，提高維護方案的可靠性和有效性，在對油氣管道進行維護時，可以取得更好地維護效果。

38、5、依據當前的場景條件變化及已經存在的異常點的密集程度對巡檢的頻率及時間間隔進行約束和調節，使巡檢周期和油氣管道當前的實際情況和狀態更匹配，可以在整體上提高巡檢的效率。

39、6、通過對油氣管道可能存在的異常及故障進行預測，將預測的異常點加入下一個巡檢節點，實現提前進行檢測，可以避免當前可能存在故障變成現實，在對油氣管道進行巡檢的基礎上，實現對油氣管道的預防。