CN103090194B - 地下管道漏水检测方法 - Google Patents

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张道亚
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Abstract

本发明提供一种地下管道漏水检测方法，包括如下步骤：选定漏水区域；将由一个听漏仪主机引出的两个电子耳安置于任意两个相对于地面等深度的位置；在电子听漏仪主机中导入该区域地下管道布局图和两个电子耳的安置位置；通过主机分析由两个电子耳传送来的声波，得到声波从声源传送到两个电子耳的时间差，再计算声波从声源传送到两个电子耳的距离差；以两个电子耳的安置位置为两个焦点，以声波从声源传送到两个电子耳的距离差为实轴长，建立一个空间双曲面；计算出空间双曲面与地下管道系统的一组交点；重复前述步骤；获取一组新的交点；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。

Description

地下管道漏水检测方法
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，其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、将由一个听漏仪主机引出的两个电子耳安置于任意两个相对于地面等深度的位置；
三、在电子听漏仪主机中导入该区域地下管道布局图，并输入所述两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两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，根据两个波形图的相位差，得到声波从声源传送到两个电子耳的时间差，再根据声波在泥土中的传播速度，计算声波从声源传送到两个电子耳的距离差；
五、以两个电子耳的安置位置为两个焦点，以声波从声源传送到两个电子耳的距离差为实轴长，建立一个空间双曲面；计算出空间双曲面与地下管道系统的一组交点；
六、重复步骤一至五，获取一组新的交点；
七、比对上述的两组交点，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，在步骤一中，电子耳贴于地表进行试听。
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。
作为优选，在步骤五之后，作两电子耳连线的中垂面，比较两电子耳传送来的声波振幅，将与振幅较大的电子耳处在所述中垂面的不同侧的交点剔除，有可能无需进行步骤六，就已确定一个交点，作为漏水位置。
作为优选，所述主机包括一个可编程模块，以便于通过人工编程确定计算精度。
本发明的有益效果在于：将电子听漏仪的两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，即可获得基本确定漏水点；再经过一次电子耳的安置和位置测量，即可准确找到漏水点的位置，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两个电子耳以10cm~30cm的深度安置于任意两个相对于地面等深度的位置，如图1中的位置C1、C2；
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，输入所述两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，得到另一个电子耳的空间坐标；
通过所述主机分析由两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，根据两个波形图的相位差，得到声波从声源传送到两个电子耳的时间差t，如，相位差为π，而波频率为f，则所述时间差t为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；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，t*v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。
以两个电子耳的安置位置为两个焦点，即图1中的位置C1、C2，以声波从声源传送到两个电子耳的距离差为实轴长，即实轴长为t*v，在上述的空间直角坐标系中建立一个空间双曲面，具体算法是：以C1、C2为焦点，以t*v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C1、C2的连线旋转一周，形成所述双曲面，该双曲面上的每一个点与焦点C1、C2的距离差均为t*v；计算出所述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双曲虚线示意双曲面，如图1中，以C1、C2为焦点的双曲线与管道系统的一组交点为G、H、F；
然后将所述的两个电子耳换到位置C3、C4处安置，重复前述的步骤，得到一个新的双曲面，以及一组新的交点A、B、C、D、E、F；
比对上述的两组交点，在理论上，可以找到两个坐标完全相同的交点，此即为漏水点，但由于误差原因，这几乎是不可能的，那么，必然是相距最近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。
需要指出的是，目前的大部分电子听漏仪的内部逻辑是固定的，为此，实现本发明方法时，需要采用一个可编程逻辑模块替代固定逻辑模块，再对其进行编程，即可实现需求。
本发明提出的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 (7)

1.一种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、将由一个电子听漏仪的主机引出的两个电子耳安置于任意两个相对于地面等深度的位置；
三、在电子听漏仪的主机中导入该区域地下管道布局图，并输入所述两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两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，根据两个波形图的相位差，得到声波从声源传送到两个电子耳的时间差，再根据声波在泥土中的传播速度，计算声波从声源传送到两个电子耳的距离差；
五、以两个电子耳的安置位置为两个焦点，以声波从声源传送到两个电子耳的距离差为实轴长，建立一个空间双曲面；计算出空间双曲面与地下管道系统的一组交点；
六、重复步骤一至五，获取一组新的交点；
七、比对上述的两组交点，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所述的地下管道漏水检测方法，其特征在于：在步骤一中，电子耳贴于地表进行试听。
3.根据权利要求1所述的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。
4.根据权利要求1所述的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。
5.根据权利要求1所述的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。
6.根据权利要求1所述的地下管道漏水检测方法，其特征在于：在步骤五之后，作两电子耳连线的中垂面，比较两电子耳传送来的声波振幅，将与振幅较大的电子耳处在所述中垂面的不同侧的交点剔除。
7.根据权利要求1所述的地下管道漏水检测方法，其特征在于：所述主机包括一个可编程模块。
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