CN107940244A - 一种供水管网泄露监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种城市供水管网泄露监测系统和监测方法，解决泄露点定位问题，所述监测系统包括服务器、至少2个泄露监测装置；泄露监测装置用于监测噪声数据，传送到服务器；服务器用于接收来自泄露监测装置的噪声数据，进行相关分析，得到泄露点和泄露监测装置之间的距离。本申请的监测方法用于任意一项实施例所述供水管网泄露监测系统，包含以下步骤：在供水管网的至少两个监测位置监测噪声数据；对噪声数据进行相关性分析，得到泄露点和监测位置之间的距离；用GPS系统监测所述监测位置地理坐标；根据泄漏点和监测位置之间的距离、泄漏点的地理坐标得出泄漏点的绝对位置。本申请的方案定位泄露位置迅速、准确、智能性高、兼容性好、费用低。

Description

一种供水管网泄露监测系统和方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种对城市供水管网进行监测的系统和方法。

背景技术

城市供水管网漏水是普遍存在的现象，它不仅影响供水企业的经济效益，而且对管道基础也造成了破坏，同时也会给管网所在道路及其附近的建筑物、构筑物等公用设施带来潜在威胁。管网的漏损率已成为衡量供水企业现代化管理水平的重要指标，所以，供水管网漏损的控制工作十分重要，世界各国都非常重视供水管网的漏损控制工作，并将漏损控制作为一项重要的课题来研究。但是，缺乏一种准确地定位管网泄露点位置的方案。

发明内容

本申请提出一种供水管网泄露监测系统和方法，解决了城市供水管网泄露点不能准确定位的问题。

本申请实施例提供一种供水管网泄露监测系统，包括服务器、至少2个泄露监测装置；所述泄露监测装置，用于监测噪声数据，传送到所述服务器；所述服务器，用于接收来自至少2个泄露监测装置的噪声数据，进行相关分析，得到泄露点和所述泄露监测装置之间的距离。

本申请所述供水管网泄露监测系统进一步优化的实施例，所述泄露监测装置进一步包含振动传感器、主控模块、通信模块；所述振动传感器，用于监测管网的振动，产生传感信号；所述主控模块，用于对所述传感信号进行采集、放大，产生噪声数据；所述通信模块，用于将所述噪声数据发送至所述服务器。

本申请所述供水管网泄露监测系统进一步优化的实施例，所述泄露监测装置还包含GPS定位模块；所述GPS定位模块，用于产生泄露监测装置的位置数据；所述通信模块，还用于将所述位置数据发送至所述服务器。

本申请所述供水管网泄露监测系统进一步优化的实施例，所述泄露监测装置还包含存储模块，所述存储模块用于存储所述噪声数据。

在本申请的实施例中，进一步地，所述服务器，还用于根据泄露点和所述泄露监测装置之间的距离、泄露监测装置的位置数据，确定所述泄露点的位置。

进一步地，所述服务器，还用于接入地理信息系统，在地图上显示管网位置和所述泄露点的位置。

最佳地，本申请任意一项实施例所述供水管网泄露监测系统，所述振动传感器用磁铁方式吸附在供水管网上。

本申请实施例还提供一种供水管网泄露监测方法，用于本申请任意一项实施例所述供水管网泄露监测系统，包含以下步骤：

在供水管网的至少两个监测位置，监测噪声数据；

对所述噪声数据进行相关性分析，得到泄露点和所述监测位置之间的距离；

用GPS系统监测所述监测位置的地理坐标；

根据所述泄漏点和监测位置之间的距离、泄漏点的地理坐标数据，得出所述泄漏点的绝对位置；

在GIS系统中，显示管网和泄露点位置数据。

进一步优选地，所述供水管网泄露监测方法中，所述相关分析过程包含：对噪声数据进行滤波；再进行FFT变换；最后进行互相关运算。

进一步优选地，所述噪声数据包含第一噪声数据、第二噪声数据、第三噪声数据中的一种或多种；所述第一噪声数据，是水与泄漏点孔口摩擦产生振动，经所述振动传感器监测获得的数据；所述第二噪声数据，是水喷射到泥土上产生的振动，经所述振动传感器监测获得的数据；所述第三噪声数据，是水在漏水点附近的土壤空穴内转动产生的声音，经所述振动传感器监测获得的数据。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请的方案，定位泄露位置迅速、准确、智能性高、兼容性好、费用低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为城市供水管网泄露监测系统工作示意图；

图2为管网泄露监测装置的实施例示意图；

图3为泄露监测方法实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为城市供水管网泄露监测系统工作示意图。本申请实施例提供一种城市供水管网泄露监测系统，包括服务器20、至少2个泄露监测装置10；所述泄露监测装置安装在供水管网30，用于监测噪声数据，传送到所述服务器；所述服务器，用于接收来自至少2个泄露监测装置的噪声数据，进行相关分析，得到泄露点和所述泄露监测装置之间的距离。采集的噪声数据由服务器进行分析，分析的方法有FFT分析、滤波和互相关分析。

在本申请的实施例中，进一步地，所述服务器，还用于根据泄露点和所述泄露监测装置之间的距离、泄露监测装置的位置数据，确定所述泄露点的位置；

例如，供水管网泄漏监测系统用来采集供水和热力管网漏水时水流与管道摩擦产生的噪声数据(渗漏、“水包管”等所有不产生噪声的泄漏除外)，通过分析噪声信号的特征来确定管网的漏损状态。监测设备安装在供水管网的一些主要节点上，根据夜间最小流量的原理，工作时间可以设置为凌晨的3点到5点。

再例如，每台泄露检测装置的位置数据由GPS定位模块采集，最终得到泄漏点的位置和管网的漏损状态。

进一步地，所述服务器，还用于接入地理信息系统，在地图上显示管网位置和所述泄露点的位置。需要说明的是，GIS系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

最佳地，所述供水管网泄露监测系统包含多个泄露监测设备，例如，安装在管网上的泄露监测设备平均间隔为200米，通过多个泄露监测设备能够实现大范围管网泄露监测。

图2为管网泄露监测装置的实施例示意图。本申请所述供水管网泄露监测系统进一步优化的实施例，所述泄露监测装置10进一步包含振动传感器12、主控模块11、通信模块13；所述振动传感器，用于监测管网的振动，产生传感信号；所述主控模块，用于对所述传感信号进行采集、放大，产生噪声数据；所述通信模块，用于将所述噪声数据发送至所述服务器。

例如，振动传感器采用压电材料制作而成，产生电信号的原理是压电效应。最佳地，本发明中使用的振动传感器是压电加速度电荷型传感器，输出电荷信号给所述主控模块，主控模块采用模拟放大电路对压电加速度传感器输出的电荷信号进行三级放大，得到电压信号。主控模块采用stm32芯片，对电信号进行采集，将噪声数据存储在存储模块中。

再例如，通信模块采用无线通信模块，最佳地，本发明中使用的无线通信模块采用华为4G通信模块ME909U-521。

进一步地，所述泄露监测装置还包含GPS定位模块14；所述GPS定位模块，用于产生泄露监测装置的位置数据；所述通信模块，还用于将所述位置数据发送至所述服务器。最佳地，本发明中，GPS定位模块采用野火WF-NEO-6M模块，为服务器提供监测设备的地理位置信息，以便服务器确定供水管网泄漏点的具体位置。

进一步地，所述泄露监测装置还包含存储模块15，所述存储模块用于存储所述噪声数据。

最佳地，所述振动传感器用磁铁方式吸附在供水管网上。

需要说明的是，声学振动传感技术是一种对噪声振动进行采集的传感技术。采用压电加速度传感器将振动信号转换成电信号，再对电信号进行采样得到噪声振动数据。无线通信采用4G通信技术，特点是通信速度快、网络频谱宽、智能性能高、兼容性好、费用便宜。GPS定位技术利用全球导航系统，可以通过接收卫星信号来适时确定地面位置。

图3为泄露监测方法实施例流程图。本申请实施例还提供一种供水管网泄露监测方法，用于本申请任意一项实施例所述供水管网泄露监测系统，包含以下步骤：

步骤101、在供水管网的至少两个监测位置，监测噪声数据；

步骤102、对所述噪声数据进行相关性分析，得到泄露点和所述监测位置之间的距离；

步骤103、用GPS系统监测所述监测位置的地理坐标；

步骤104、根据所述泄漏点和监测位置之间的距离、泄漏点的地理坐标数据，得出所述泄漏点的绝对位置；

步骤105、在GIS系统中，显示管网和泄露点位置数据。

进一步优选地，所述供水管网泄露监测方法中，所述相关分析过程包含：对噪声数据进行滤波、再进行FFT变换，最后进行互相关运算。需要说明的是，信号处理技术利用FFT变换、滤波等算法能够提取数据信号的特征值。

进一步优选地，所述噪声数据包含第一噪声数据、第二噪声数据、第三噪声数据中的一种或多种；所述第一噪声数据，是水与泄漏点孔口摩擦产生振动，经所述振动传感器监测获得的数据；所述第二噪声数据，是水喷射到泥土上产生的振动，经所述振动传感器监测获得的数据；所述第三噪声数据，是水在漏水点附近的土壤空穴内转动产生的声音，经所述振动传感器监测获得的数据。

这是由于，供水管网漏水时，压力水从管道漏水口喷出，会产生三个成音频率，第一个成音频率为水与孔口发生摩擦产生振动，然后沿管、土层传播开来，其传播的距离与漏水大小、管材、土质有关；第二个成音频率为漏水口喷出的水喷到周围的泥土上产生的频率，这是检查漏水判断地点时主要利用的频率；第三个成音频率为漏水点附近的土壤因水流冲刷而产生空穴，水在空穴内转动而产生的声音。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种供水管网泄露监测系统，其特征在于，包含电子账户的操作方法，其特征在于，包括服务器、至少2个泄露监测装置；

所述泄露监测装置，用于监测噪声数据，传送到所述服务器；

所述服务器，用于接收来自至少2个泄露监测装置的噪声数据，进行相关分析，得到泄露点和所述泄露监测装置之间的距离。

2.如权利要求1所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述泄露监测装置进一步包含振动传感器、主控模块、通信模块；

所述振动传感器，用于监测管网的振动，产生传感信号；

所述主控模块，用于对所述传感信号进行采集、放大，产生噪声数据；

所述通信模块，用于将所述噪声数据发送至所述服务器。

3.如权利要求2所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述泄露监测装置还包含GPS定位模块；

所述GPS定位模块，用于产生泄露监测装置的位置数据；

所述通信模块，还用于将所述位置数据发送至所述服务器。

4.如权利要求2所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述泄露监测装置还包含存储模块，所述存储模块用于存储所述噪声数据。

5.如权利要求3所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述服务器，还用于根据泄露点和所述泄露监测装置之间的距离、泄露监测装置的位置数据，确定所述泄露点的位置。

6.如权利要求5所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述服务器，还用于接入地理信息系统，在地图上显示管网位置和所述泄露点的位置。

7.如权利要求1～6任意一项所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，所述振动传感器用磁铁方式吸附在供水管网上。

8.一种供水管网泄露监测方法，用于权利要求1～7任意一项所述供水管网泄露监测系统，其特征在于，包含以下步骤：

在供水管网的至少两个监测位置，监测噪声数据；

对所述噪声数据进行相关性分析，得到泄露点和所述监测位置之间的距离；

用GPS系统监测所述监测位置的地理坐标；

根据所述泄漏点和监测位置之间的距离、泄漏点的地理坐标数据，得出所述泄漏点的绝对位置；

在GIS系统中，显示管网和泄露点位置数据。

9.如权利要求8所述供水管网泄露监测方法，其特征在于，所述相关分析过程包含：对噪声数据进行滤波；再进行FFT变换；最后进行互相关运算。

10.如权利要求7～8所述供水管网泄露监测方法，其特征在于，所述噪声数据包含第一噪声数据、第二噪声数据、第三噪声数据中的一种或多种；

所述第一噪声数据，是水与泄漏点孔口摩擦产生振动，经所述振动传感器监测获得的数据；

所述第二噪声数据，是水喷射到泥土上产生的振动，经所述振动传感器监测获得的数据；

所述第三噪声数据，是水在漏水点附近的土壤空穴内转动产生的声音，经所述振动传感器监测获得的数据。