CN103047542B - 三点式地下管道漏水检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三点式地下管道漏水检测方法，包括如下步骤：从一个听漏仪主机引出三个电子耳并安置于任意三个等深位置；在听漏仪主机中导入地下管道布局图，并输入三个电子耳的位置；通过主机分析由三个电子耳传送来的声波，计算声波从声源传送到三个电子耳的距离差；选定其中一个电子耳的安装位置作为公共焦点，将公共焦点分别与另外两个电子耳的安装位置组合，构成两组焦点，建立两对双曲面，各对双曲面的实轴长等于它的两个焦点与声源的距离差；分别计算出各对空间双曲面与地下管道系统的一组交点；将空间距离最小的两个交点的连线中心位置，作为漏水位置返回用户。该方法可以快速确定地下管道漏水位置，节约大量的人力、时间。
Description
技术领域
本发明涉及水管维护领域，特别地，是一种检测地下管道漏水位置的方法。
背景技术
在城市基础水利系统中，地下管道错综复杂，对于深埋管，一旦出现漏水问题，由于地面上看不到渗水，所以很难找到漏水位置。目前，对于该种情况的处理方法是，在深夜出动大量工作人员，贴在地面上寻找地下漏水声源，并逐渐向声音最大的方向寻去。在此过程中，通常也借助于电子听漏仪，目前的听漏仪具有一个主机和两个电子耳，电子耳可以接收地下声波（深夜听漏时，地下声波主要是地下漏水与泥土的摩擦声），主机可以分析电子耳传送来的声波特征，包括波形、振幅、波长、频率、相位等，并具有滤波和运算功能；在实际使用过程中，工程队通常先采用听漏仪或人耳寻找漏水声音最大的地区，然后根据地下管线布图，确定哪根或哪几根管道可能漏水，再将该管道两端挖开，将电子听漏仪的两个电子耳接触在管道的两端，然后，主机根据两电子耳传送过来的声波的相位差，通过分析波长、波速，即可计算出该管道上的漏水点；然而倘若找错一根管道，也会出现该种相位差，并且，在逐渐确定漏水声源所在区域的搜索过程，也是一个极其繁杂费事的过程；由此可见，目前对于城市基础水利管道的听漏作业，没有一种科学简便的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种三点式地下管道漏水检测方法，该种方法可以方便快速地确定地下管道漏水位置，从而节约大量的人力、时间及其它资源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该方法包括如下步骤：
一、选定电子听漏仪的电子耳可以听到漏水声源声波的区域；
二、从一个听漏仪主机引出三个电子耳，将该三个电子耳安置于任意三个相对于地面等深度的位置，且该三个位置不在同一直线上；
三、在电子听漏仪主机中导入该区域地下管道布局图，并输入所述三个电子耳相对于地下管道布局图所安置的位置；
四、通过所述主机分析由三个电子耳传送来的声波，其分析过程如下：对每一个电子耳传送来的声波，建立一个波形图，根据三个波形图的相位差，得到声波从声源传送到三个电子耳的时间差，再根据声波在泥土中的传播速度，计算声波从声源传送到三个电子耳的距离差；
五、选定其中一个电子耳的安装位置作为公共焦点，将该公共焦点分别与另外两个电子耳的安装位置组合，构成两组焦点，建立两对空间双曲面，其中，各对空间双曲面的实轴长等于声波从声源传送到该对双曲面所对应的两个焦点的距离差；分别计算出各对空间双曲面与地下管道系统的一组交点；
六、比对两组交点，将空间距离最小的两个交点的连线中心位置，作为漏水位置返回给用户。
作为优选，在步骤二中，电子耳套在布满通孔的防护金属壳中，安置于距地面10cm~30cm处。
作为优选，在步骤三中，输入各电子耳的位置过程中，输入该电子耳所在位置与附近的任意两根管道的水平距离以及电子耳的埋置深度，而后由所述主机计算各电子耳的空间坐标。
作为优选，在步骤四之前，增加一个滤波过程，滤除噪声，保留地下管道漏水的特征波。
为了方便实现上述检测方法，本发明还提供一种改装现有电子听漏仪的方法，使改装后电子听漏仪可以实现上述听漏作业。
该方法采用的技术方案是：将目前的电子听漏仪主机的声音监听模块、电子耳接口从两个扩充至三个；将目前的电子听漏仪的只读程序存储模块替换成可编程控制器。
由此，即可实现上述检测方法。
本发明的有益效果在于：将电子听漏仪的三个电子耳安置于不同位置后，经过一次测量，即各电子耳所在位置与附近的任意两根管道的水平距离和竖直距离，即可直接找到漏水点的位置，因此，操作十分方便，即便只有一人，也可以迅速地找到漏水点位置，节约了大量人力物力。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1所示的实施例中，漏水区域地下包括粗实线示意的四条纵横交错的管道，该四条管道中，具有一个漏水点；现通过如下步骤进行漏水点检测：
采用电子听漏仪的电子耳贴地监听，找到该漏水区域；
将由一个听漏仪主机引出的三个电子耳以10cm~30cm的深度安置于任意三个不同直线的、相对于地面等深度的位置，如图1中的位置C1、C2、C3；
在电子听漏仪主机中导入该区域地下管道布局图，导入后，在主机中建立空间直角坐标系，同时确定各管道所在直线的方程，这里，坐标系的xy平面可以取为地面，则管道上各点的z坐标为负数，即该点距地面的深度的负值；然后，输入所述三个电子耳相对于地下管道布局图所安置的位置，这里，需要进行人工测量，首先，根据管道布局图，在地面上标记出各管道轨迹，然后，测量出一个电子耳与它附近的任意两根交叉的管道之间的水平距离，如此，向听漏仪主机输入两个距离和该电子耳的埋置深度后，主机进行坐标计算，即可得到该电子耳在所述空间直角坐标系中的坐标，同理，得到另外两个电子耳的空间坐标；
通过所述主机分析由三个电子耳传送来的声波，其分析过程如下：对每一个电子耳传送来的声波，建立一个波形图，根据三个波形图的相位差，得到声波从声源传送到三个电子耳的时间差t，即三个电子耳两两之间的时间差t1、t2、t3，这里为了表述方便，只讨论某两个电子耳收到声波的时间差t；如，前述的相位差为π，而波频率为f，则所述时间差t=1/2f，再根据声波在泥土中的传播速度v，计算声波从声源传送到两个电子耳的距离差L=vt；通常地，漏水特征波的频率较小，而声音在泥土中的传播速度很快，v>1000m/s，因此，当相位差为2π，亦即一个周期时，vt已经是一个很大的数，因此不必考虑相位差为2π以上的可能性，为了在分析过程中尽可能排除干扰，在建立波形图之前，可以先采用滤波模块滤除噪声，尽可能地只保留管道漏水的特征波。
选定其中一个电子耳的安装位置作为公共焦点，如，图1中的C2，将该公共焦点分别与另外两个电子耳的安装位置组合，构成两组焦点，如图1中的两组焦点分别为（C1，C2）、（C2，C3），以该两组焦点建立两对空间双曲面，其中，各对空间双曲面的实轴长等于声波从声源传送到该对双曲面所对应的两个焦点的距离差，即上述的L；建立空间双曲面的具体算法是：对于一对焦点（如：C1，C2），以它们相对于声源的距离差为实轴长，首先作出与地面平行的一对双曲线，然后将该双曲线绕焦点（如：C1，C2）的连线旋转一周，形成所述双曲面，分别计算出各对空间双曲面与地下管道系统的一组交点；
图1中，只以平面投影的方式采用两对双曲虚线示意两对空间双曲面，该两对双曲面与管道系统的两组交点分别是（A、B、C），（D、E、F、G），因为双曲面上任意一点离它的两个焦点的距离差是个定值，由此可见，理论上声源必定同时在该两对空间双曲面上，并且声源还必须同时在管道上，因此，两对空间双曲面和管道系统之间必然可以找到一个公共的交点，如图1中，相互重合的交点C和F，即为公共交点。
然而，由于误差原因，直接找到两个重合的公共交点C和F几乎是不可能的，但是，可以认为，两组交点之间，空间距离最小的两个交点所在的一小块地方，为漏水位置，为了较小误差，可取空间距离最小的两个交点的连线中心位置，作为漏水位置返回给用户。
为了便于实现上述检测方法，可以将目前的电子听漏仪主机的声音监听模块、电子耳接口从两个扩充至三个；将目前的电子听漏仪的只读程序存储模块替换成可编程控制器。具体改装细节属本领域内技术人员的常识性技能，此处不再赘述。
本发明提出的三点式地下管道漏水检测方法操作十分方便，即便只有一人，也可以迅速而准确地找到漏水点位置，节约了大量人力物力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种三点式地下管道漏水检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、选定电子听漏仪的电子耳可以听到漏水声源声波的区域；
二、从一个听漏仪主机引出三个电子耳，将该三个电子耳安置于任意三个相对于地面等深度的位置，且该三个位置不在同一直线上；
三、在电子听漏仪主机中导入该区域地下管道布局图，并输入所述三个电子耳相对于地下管道布局图所安置的位置；
四、通过所述主机分析由三个电子耳传送来的声波，其分析过程如下：对每一个电子耳传送来的声波，建立一个波形图，根据三个波形图的相位差，得到声波从声源传送到三个电子耳的时间差，再根据声波在泥土中的传播速度，计算声波从声源传送到三个电子耳的距离差；
五、选定其中一个电子耳的安装位置作为公共焦点，将该公共焦点分别与另外两个电子耳的安装位置组合，构成两组焦点，建立两对空间双曲面，其中，各对空间双曲面的实轴长等于声波从声源传送到该对双曲面所对应的两个焦点的距离差；分别计算出各对空间双曲面与地下管道系统的一组交点；
六、比对两组交点，将空间距离最小的两个交点的连线中心位置，作为漏水位置返回给用户。
2.根据权利要求1所述的三点式地下管道漏水检测方法，其特征在于：在步骤二中，电子耳套在布满通孔的防护金属壳中，安置于距地面10cm~30cm处。
3.根据权利要求1所述的三点式地下管道漏水检测方法，其特征在于：在步骤三中，输入各电子耳的位置过程中，输入该电子耳所在位置与附近的任意两根管道的水平距离以及电子耳的埋置深度，而后由所述主机计算各电子耳的空间坐标。
4.根据权利要求1所述的三点式地下管道漏水检测方法，其特征在于：在步骤四之前，增加一个滤波过程，滤除噪声，保留地下管道漏水的特征波。
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