基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法及系统技术方案

本发明专利技术属于管网泄漏检测技术领域，提供了一种基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法及系统，首先通过在管道内水下进行主动发射声波，避免了环境噪声以及管道材质对声波的影响；然后根据接收的声波进行检测，以及当检测到存在漏检的声波信号时，根据声波释放位置点与声波接收位置点的距离，以及声波传输速度，计算得到泄漏点与声波接收位置点的距离，实现了泄漏点的定位，并且利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度，避免了通过理论计算得到的传播速度可能与实际参数存在偏差的问题。存在偏差的问题。存在偏差的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法及系统


[0001]本专利技术属于管网泄漏检测
，尤其涉及一种基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法及系统。

技术介绍

[0002]在供热、供水等地下管线的维护使用中，管网泄漏的监测始终是一个较难解决的问题。目前的主要方案有利用声音、光纤、雷达等非接触式监测方法，以及利用压力表、流量计等接入式监测方法。其中，基于声音监测的管网泄漏监测由于其成本低、适用性广等特点成为了主流方案。采用声音监测的管网泄漏监测方法有人工巡检式和固定设备式两种。人工巡检式主要由监测人员持听音设备沿着管网听音，根据经验人为判断是否存在泄漏情况。固定设备式在管网沿线安装声音采集与传输设备，定期采集管网传出的声音。监测人员可手动采集设备的记录，或者根据设备上传到平台的数据进行分析，判断管网是否泄漏以及泄漏的定位。
[0003]专利技术人发现，传统的基于声音的采集方法都是使用被动接收声音的方式，在实践中存在以下问题：管网泄漏判断的难度较大，误判率和漏判率较高；由于环境噪声的存在，以及管道走向、材质、管道内水流流速和压力等参数对于声音传播特性的影响，管道泄漏的声音可能会有较大失真；人工判断的方法完全基于经验，受限于操作人的经验和技巧；计算机辅助分析的方法由于没有训练数据，容易造成误判或漏判。管网泄漏的定位精度较低；为避免大范围开挖，市政管网泄漏监测要求有较高的定位精度；但是精确的定位需要有较高的时间精准度和声波传播速度的精准测量；尽管时间精准度可以通过在设备上安装GPS模块解决，但是声波在水中的传播速度受到水温、压力、流速、管道材质和口径等影响变化较大，难以精确测量；通过理论计算得到的传播速度可能与实际参数存在偏差，而且管网工况受到管道维护改造、阀门调节等多方面影响，导致偏差更大，最终使得系统定位精度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法及系统，本专利技术通过在管道内水下进行主动发射声波，避免了环境噪声以及管道材质对声波的影响，以及降低了管道走向、管道内水流流速和压力等参数对于声音传播特性的影响；泄漏点定位时，利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度，避免了通过理论计算得到的传播速度可能与实际参数存在偏差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，包括：
[0007]在管道内水下预设的至少一个声波释放位置点处主动发射声波信号；
[0008]在管道内预设的至少一个声波接收位置点处接收声波信号；
[0009]利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，并通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度；
[0010]根据接收的声波进行检测；当检测到存在漏检的声波信号时，根据声波释放位置点与声波接收位置点的距离，以及声波传输速度，计算得到泄漏点与声波接收位置点的距离，实现泄漏点的定位。
[0011]进一步的，在管道内水下设置扬声器，用于在管道流体内管道流体内发出声波；在管道内水下设置麦克风，接收管道流体内的声波。
[0012]进一步的，按照预设的时序发送固定变频声波序列，根据接收到声波的时间、GPS位置信号以及管网图计算声波在水中的传播速度；根据接收到的信号强度估测不同频率声波在管道中的衰减情况，根据信号衰减情况确定是否需要增加声波释放位置点。
[0013]进一步的，根据接收的声波，利用预设的基于AI算法的泄漏检测模型进行检测；AI算法的参数根据当前的水压选择。
[0014]进一步的，泄漏点与声波接收位置点的距离，等于泄漏声波释放位置点到声波接收位置点的距离减去延时差和声波传输速度两者乘积差的一半。
[0015]进一步的，通过发送信号与接收信号互相关函数的最大值获得延时差。
[0016]进一步的，计算泄漏点位置时，优先选择没有落在管网交叉点和相关设备节点所处位置上的位置点。
[0017]第二方面，本专利技术还提供了一种基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方系统，包括：
[0018]声波发射模块，被配置为：在管道内水下预设的至少一个声波释放位置点处主动发射声波信号；
[0019]声波接收模块，被配置为：在管道内预设的至少一个声波接收位置点处接收声波信号；
[0020]声波传输速度计算模块，被配置为：利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，并通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度；
[0021]泄漏点检测定位模块，被配置为：根据接收的声波进行检测；当检测到存在漏检的声波信号时，根据声波释放位置点与声波接收位置点的距离，以及声波传输速度，计算得到泄漏点与声波接收位置点的距离，实现泄漏点的定位。
[0022]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法的步骤。
[0023]第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法的步骤。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术通过在管道内预设声波释放位置点和声波接收位置点，首先通过在管道内水下进行主动发射声波，避免了环境噪声以及管道材质对声波的影响，同时降低了管道走向、管道内水流流速和压力等参数对于声音传播特性的影响；然后根据接收的声波进行检
测，以及当检测到存在漏检的声波信号时，根据声波释放位置点与声波接收位置点的距离，以及声波传输速度，计算得到泄漏点与声波接收位置点的距离，实现了泄漏点的定位，并且利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度，避免了通过理论计算得到的传播速度可能与实际参数存在偏差的问题。
附图说明
[0026]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0027]图1为本专利技术实施例1的管网示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1的互相关函数示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例1的深度学习模型；
[0030]图4为本专利技术实施例1的泄漏点位置情况。
具体实施方式
[0031]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，其特征在于，包括：在管道内水下预设的至少一个声波释放位置点处主动发射声波信号；在管道内预设的至少一个声波接收位置点处接收声波信号；利用主动发射声波信号和收声波信号的互相关函数计算得到延时时间，并通过延时时间和声波接收位置点到声波释放位置点间的距离计算得到声波传输速度；根据接收的声波进行检测；当检测到存在漏检的声波信号时，根据声波释放位置点与声波接收位置点的距离，以及声波传输速度，计算得到泄漏点与声波接收位置点的距离，实现泄漏点的定位。2.如权利要求1所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，其特征在于，在管道内水下设置扬声器，用于在管道流体内管道流体内发出声波；在管道内水下设置麦克风，接收管道流体内的声波。3.如权利要求1所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，其特征在于，按照预设的时序发送固定变频声波序列，根据接收到声波的时间、GPS位置信号以及管网图计算声波在水中的传播速度；根据接收到的信号强度估测不同频率声波在管道中的衰减情况，根据信号衰减情况确定是否需要增加声波释放位置点。4.如权利要求1所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，其特征在于，根据接收的声波，利用预设的基于AI算法的泄漏检测模型进行检测；AI算法的参数根据当前的水压选择。5.如权利要求1所述的基于主动式声波测量的管网泄漏检测定位方法，其特征在于，泄漏点与声波接收位置点的距离，等于泄漏声波释放位置点到声波接收位置点的距离减去延时差和声波传输速度两者乘积差的一半。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬岩，都洪涛，黄晓雷，陈浩，
申请(专利权)人：山东普赛通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：