CN110044555A - 一种地下管道泄漏检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下管道泄漏检测方法及系统，属于城市管网监测技术领域。技术方案是：在需要检测的地下管网（3）起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器（12），终点窖井的窖井阀门前端设有回收器（13）；所述投放器（12）和回收器为设置在地下管网（3）上的配重球（1）入口和出口；配重球的内部的声音传感器（7）检测地下管网内声音信号，行程传感器（8）检测配重球行程，多轴陀螺仪（9）检测管道走向信号；存储发射模块（10）将上述信号存储，并经窖井远程监测仪发射到安装了声音分析软件的上位机。本发明实现地下管网各种信号的准确采集，城市地下管网发生泄漏时，精准检测地下管网泄漏位置和泄漏程度，为管网抢修提供准确信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下管道泄漏检测方法及系统，属于城市管网监测技术领域。
背景技术
目前，城市地下管网是重要的公共设施，包括城市自来水管网、热力管网、排污管网、煤气管网等等，地下管道泄漏检测一直是困扰城市管理的重要问题，例如：城市中有大量地下自来水管网和热力管网，在一段时间的运行后，这些地下管网会发生漏水，管网大量失水不仅造成水资源浪费，还可能造成塌陷事故，影响城市人民的生活。由于这些地下管网的建设时间、分布非常复杂，又位于地下，管网漏水检测十分困难，已有技术采用听漏仪在地面上听声检测，根据听到的地下管网的声音来判断此处的地下管网是否存在泄露，由于听到的声音是通过地面传递、周围又存在噪音干扰，准确性很难保证。虽然声音分析软件已经很成熟，但是，由于得不到地下管网直接的声音信号，也没有地下管网走向的实测参数，声音分析软件也很难准确的判断地下管网是否存在泄露，更不能准确判断具体的泄露位置，也不能准确判断漏水程度，如何准确的判断地下管网泄露是否存在漏水、漏水的位置和泄露程度，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种地下管道泄漏检测方法及系统，通过窖井与配重球来实现地下管网各种信号的准确采集，在地下管网内部检测泄漏点，解决背景技术中的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种地下管道泄漏检测系统，包含地下管网、窖井和配重球，在需要检测的地下管网起始点和终点分别设置窖井，地下管网从窖井中通过，窖井中的地下管网上设有窖井阀门；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器，终点窖井的窖井阀门前端设有回收器；所述投放器和回收器为设置在地下管网上的配重球入口和出口；
配重球的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器进入地下管网内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进，通过回收器离开地下管网；
所述配重球的内部包含重力滑块、声音传感器、行程传感器、多轴陀螺仪、存储发射模块和锂电池；配重球内部的重力滑块在重力作用下始终位于配重球内部的下方；声音传感器检测地下管网内声音，行程传感器检测配重球行程，多轴陀螺仪检测管道走向；存储发射模块将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给安装了声音分析软件的上位机。
所述配重球外面设有环形筋板，环形筋板直径略大于配重球的外径。
所述配重球外面还匹配设有导向翼和牵引框，配重球两侧分别设有牵引轴承；牵引框为U形，牵引框的U形开口端与配重球两侧的牵引轴承连接，牵引框的另一端与导向翼连接，牵引框水平布置，环形筋板垂直布置，导向翼用于保持配重球顺着水流的姿态，配重球由于重力滑块的作用和水的浮力作用，下重上轻，使得环形筋板保持垂直状态，如同配重球外面的环形车轮，滚动前进，环形筋板用于透过地下管网的管底淤积物，保证与管壁可靠接触。
所述声音传感器、行程传感器、多轴陀螺仪、存储发射模块和锂电池，均设置在配重球的重力滑块内。
所述重力滑块通过回转轴承设置在配重球内，配重球滚动前进，重力滑块在重力作用下始终位于配重球内部的下方。
所述重力滑块为顶点位于配重球球心的轴线上，配重球球心轴线上设有回转轴承，重力滑块的顶点与回转轴承连接。重力滑块的形状为任意的，包括球扇形。
所述窖井还设有窖井远程监测仪，窖井远程监测仪带有接收和发射功能，用于接收存储发射模块发出的信号，并上传到上位机。
所述配重球，其壳体上设有带密封盖的充电口，用于锂电池充电。或者，锂电池在配重球中匹配有无线充电装置，对锂电池进行无线充电。
地下管网上可以设置多个窖井，对地下管网进行全线检测；上一段地下管网终点的窖井，同时作为下一段地下管网起始点的窖井，这样，该窖井既设有投放器，也设有回收器。
所述投放器和回收器结构相同，均由密封盖、阀门和变径管构成，变径管一端与地下管网连通，另一端与阀门的一端连接，阀门的另一端设有密封盖。
所述投放器和回收器结构相同，安装位置和安装方向不同；投放器安装在窖井阀门后端，位于地下管网的上管壁，回收器安装在窖井阀门前端，位于地下管网的下管壁。
所述多轴陀螺仪，还用于检测配重球投放到地下管网后是否触底滚动前进。
所述配重球的形状可以是圆球，也可以是椭圆球。
本发明涉及的声音传感器、行程传感器、多轴陀螺仪、存储发射模块、锂电池、上位机、声音分析软件和窖井远程监测仪等，均为本领域公知公用的技术。
一种地下管道泄漏检测方法，用于检测地下管网漏点位置及泄露程度，包含以下内容：
在需要检测的地下管网起始点和终点分别设置窖井，地下管网从窖井中通过，窖井中的地下管网上设有窖井阀门；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器，终点窖井的窖井阀门前端设有回收器；所述投放器和回收器为设置在地下管网上的配重球入口和出口；
所述配重球的内部包含重力滑块、声音传感器、行程传感器、多轴陀螺仪、存储发射模块和锂电池；配重球内部的重力滑块在重力作用下始终位于配重球内部的下方；
配重球通过投放器放入地下管网内，配重球的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器进入地下管网内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进；
配重球的内部的声音传感器检测地下管网内声音信号，行程传感器检测配重球行程信号，多轴陀螺仪检测管道走向信号；存储发射模块将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给安装了声音分析软件的上位机；
上位机通过声音分析软件判断地下管网是否存在泄露；如果存在泄露，根据声音传感器检测的声音信号判断泄露的程度，根据行程传感器检测配重球行程信号结合多轴陀螺仪检测管道走向信号，判断泄漏点的具体位置。
所述配重球通过回收器离开地下管网，进行回收。
所述窖井还设有窖井远程监测仪，窖井远程监测仪带有接收和发射功能；所述配重球的信号存储在存储发射模块内，等回收配重球后，窖井远程监测仪提取存储发射模块的信号，传送到上位机进行分析处理。
地下管网上可以设置多个窖井，对地下管网进行全线检测；上一段地下管网终点的窖井，同时作为下一段地下管网起始点的窖井，这样，该窖井即设有投放器，也设有回收器。
所述投放器和回收器结构相同，均由密封盖、阀门和变径管构成，变径管一端与地下管网连通，另一端与阀门的一端连接，阀门的另一端设有密封盖。
所述投放器和回收器结构相同，安装位置和安装方向不同；投放器安装在窖井阀门后端，位于地下管网的上管壁，回收器安装在窖井阀门前端，位于地下管网的下管壁。
本发明的有益之处在于：通过窖井与配重球来实现地下管网各种信号的准确采集，城市地下管网发生泄漏时，精准检测地下管网泄漏位置和泄漏程度，为地下管网抢修提供准确信息。
附图说明
图1是本发明实施例地下管网内的配重球示意图；
图2是本发明实施例配重球内部结构示意图；
图3是本发明实施例配重球在管道中的示意图；
图4是本发明实施例地下管网及窖井示意图；
图5是本发明实施例窖井及投放器、回收器示意图；
图6是本发明实施例配重球与导向翼匹配侧视图；
图7是本发明实施例配重球与导向翼匹配俯视图；
图中：配重球1、窖井2、地下管网3、导向翼4、重力滑块5、环形筋板6、声音传感器7、行程传感器8、多轴陀螺仪9、存储发射模块10、锂电池11、投放器12、回收器13、窖井远程监测仪14、窖井阀门15、密封盖16、牵引框17、阀门18、变径管19、回转轴承20、牵引轴承21。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种地下管道泄漏检测系统，包含地下管网3、窖井2和配重球1，在需要检测的地下管网3起始点和终点分别设置窖井2，地下管网3从窖井2中通过，窖井2中的地下管网上设有窖井阀门15；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器12，终点窖井的窖井阀门前端设有回收器13；所述投放器12和回收器13为设置在地下管网3上的配重球1入口和出口；
配重球1的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器12进入地下管网3内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进，通过回收器13离开地下管网3；
所述配重球1的内部包含重力滑块5、声音传感器7、行程传感器8、多轴陀螺仪9、存储发射模块10和锂电池11；配重球内部的重力滑块5在重力作用下始终位于配重球内部的下方；声音传感器7检测地下管网内声音，行程传感器8检测配重球行程，多轴陀螺仪9检测管道走向；存储发射模块10将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给安装了声音分析软件的上位机。
所述配重球1外面设有环形筋板6，环形筋板6直径略大于配重球1的外径。
所述配重球1外面还匹配设有导向翼4和牵引框17，配重球1两侧分别设有牵引轴承21；牵引框17为U形，牵引框17的U形开口端与配重球1两侧的牵引轴承21连接，牵引框17的另一端与导向翼4连接，牵引框17水平布置，环形筋板6垂直布置，导向翼4用于保持配重球1顺着水流的姿态，配重球由于重力滑块的作用和水的浮力作用，下重上轻，使得环形筋板6保持垂直状态，如同配重球1外面的环形车轮，滚动前进，环形筋板6用于透过地下管网的管底淤积物，保证与管壁可靠接触。
所述声音传感器7、行程传感器8、多轴陀螺仪9、存储发射模块10和锂电池11，均设置在配重球1的重力滑块5内。
所述重力滑块5通过回转轴承20设置在配重球1内，配重球1滚动前进，重力滑块5在重力作用下始终位于配重球内部的下方。
所述重力滑块5为顶点位于配重球1球心的轴线上，配重球1球心轴线上设有回转轴承，重力滑块5的顶点与回转轴承20连接。
所述窖井还设有窖井远程监测仪14，窖井远程监测仪14带有接收和发射功能，用于接收存储发射模块10发出的信号，并上传到上位机。
所述配重球，其壳体上设有带密封盖的充电口，用于锂电池充电。或者，锂电池在配重球中匹配有无线充电装置，对锂电池进行无线充电。
地下管网上可以设置多个窖井，对地下管网进行全线检测；上一段地下管网终点的窖井，同时作为下一段地下管网起始点的窖井，这样，该窖井即设有投放器12，也设有回收器13。
所述投放器12和回收器13结构相同，均由密封盖16、阀门18和变径管19构成，变径管19一端与地下管网连通，另一端与阀门18的一端连接，阀门18的另一端设有密封盖16。
所述投放器12和回收器13结构相同，安装位置和安装方向不同；投放器12安装在窖井阀门后端，位于地下管网的上管壁，回收器13安装在窖井阀门前端，位于地下管网的下管壁。
所述多轴陀螺仪，还用于检测配重球投放到地下管网后是否触底滚动前进。
一种地下管道泄漏检测方法，用于检测地下管网漏点位置及泄露程度，包含以下内容：
在需要检测的地下管网3起始点和终点分别设置窖井2，地下管网3从窖井2中通过，窖井2中的地下管网上设有窖井阀门15；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器12，终点窖井的窖井阀门前端设有回收器13；所述投放器12和回收器13为设置在地下管网3上的配重球1入口和出口；
所述配重球1的内部包含重力滑块5、声音传感器7、行程传感器8、多轴陀螺仪9、存储发射模块10和锂电池11；配重球内部的重力滑块5在重力作用下始终位于配重球内部的下方；
配重球1通过投放器12放入地下管网内，配重球1的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器12进入地下管网3内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进；
配重球1的内部的声音传感器7检测地下管网内声音信号，行程传感器8检测配重球行程信号，多轴陀螺仪9检测管道走向信号；存储发射模块10将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给并发射到安装了声音分析软件的上位机；
上位机通过声音分析软件判断地下管网是否存在泄露；如果存在泄露，根据声音传感器7检测的声音信号判断泄露的程度，根据行程传感器8检测配重球行程信号结合多轴陀螺仪9检测管道走向信号，判断泄漏点的具体位置。
所述配重球1通过回收器13离开地下管网3，进行回收。
所述窖井还设有窖井远程监测仪14，窖井远程监测仪14带有接收和发射功能；所述配重球1的信号存储在存储发射模块10内，等回收配重球1后，窖井远程监测仪14提取存储发射模块10的信号，传送到上位机进行分析处理。
地下管网上可以设置多个窖井，对地下管网进行全线检测；上一段地下管网终点的窖井，同时作为下一段地下管网起始点的窖井，这样，该窖井既设有投放器12，也设有回收器13。
所述投放器12和回收器13结构相同，均由密封盖16、阀门18和变径管19构成，变径管19一端与地下管网连通，另一端与阀门18的一端连接，阀门18的另一端设有密封盖16。
所述投放器12和回收器13结构相同，安装位置和安装方向不同；投放器12安装在窖井阀门后端，位于地下管网的上管壁，回收器13安装在窖井阀门前端，位于地下管网的下管壁。
本发明具体实施过程：
1、所述配重球，由水的推力作用，配重球沿管底内侧向前滚动，内部重力滑块用于使配重球比重大于水，实施例中：配重球比重为1.5，水的比重为1，因此沉入水底，在配重球顺水流方向向前滚动时保持环形筋板与管底接触，同时配重球的上部靠浮力有一个向上的力，使得环形筋板始终垂直，环形筋板的底部与管底接触，导向翼用于保持配重球顺水流的姿态，保证环形筋板的平面与水流方向一致。实施例中，水流速度为每秒0.5米。
2、在配重球沿管底内侧向前滚动时，行程传感器记录配重球在水管中的位置，环形筋板的底部与管壁底部接触，采集水管的管壁传递的声音，并传递给声音传感器，存储发射模块记录配重球的位置及在该位置采集到的声音。
3、配重球在窖井的投放器放入，在顺水流方向的下一个窖井的回收器中取回，在每一个窖井中设有窖井远程监测仪，当配重球到达下一个窖井的时候，下一个窖井中的窖井远程监测仪采集配重球到达时刻并采集沿途声音信息，将配重球到达信息及声音信息上传到上位监测计算机中，由声音分析软件分析配重球沿途各点的声音信息，查找地下管网泄漏的声音，如果得到管道某点泄漏的结论，由管理部门对该漏水点进行进一步处置。
4、所述地下管网的窖井，在每一个窖井中设有窖井远程监测仪、投放器和回收器，其中，投放器用于本窖井放入配重球，回收器用于回收上一窖井发出的配重球，投放器和回收器由阀门及密封盖组成，投放器的阀门及密封盖在管道上部，回收器的阀门及密封盖在管道下部，配重球投放时关闭阀门打开投放器密封盖，放入配重球，然后关闭密封盖，打开阀门，配重球由于重力作用进入地下管网的管道，当配重球到达下一个窖井的回收器时，由于重力作用掉入回收器中，关闭阀门，打开密封盖，取出配重球，之后关上关闭密封盖，打开阀门，回收器进入下一轮等待。
5、声音分析软件安装在上位监测计算机中。
Claims (10)
1.一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：包含地下管网（3）、窖井（2）和配重球（1），在需要检测的地下管网（3）起始点和终点分别设置窖井（2），地下管网（3）从窖井（2）中通过，窖井（2）中的地下管网上设有窖井阀门（15）；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器（12），终点窖井的窖井阀门前端设有回收器（13）；所述投放器（12）和回收器（13）为设置在地下管网（3）上的配重球（1）入口和出口；
配重球（1）的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器（12）进入地下管网（3）内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进，通过回收器（13）离开地下管网（3）；
所述配重球（1）的内部包含重力滑块（5）、声音传感器（7）、行程传感器（8）、多轴陀螺仪（9）、存储发射模块（10）和锂电池（11）；配重球内部的重力滑块（5）在重力作用下始终位于配重球内部的下方；声音传感器（7）检测地下管网内声音，行程传感器（8）检测配重球行程，多轴陀螺仪（9）检测管道走向；存储发射模块（10）将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给安装了声音分析软件的上位机。
2.根据权利要求1所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述配重球（1）外面设有环形筋板（6），环形筋板（6）直径略大于配重球（1）的外径。
3.根据权利要求2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述配重球（1）外面还匹配设有导向翼（4）和牵引框（17），配重球（1）两侧分别设有牵引轴承（21）；牵引框（17）为U形，牵引框（17）的U形开口端与配重球（1）两侧的牵引轴承（21）连接，牵引框（17）的另一端与导向翼（4）连接，牵引框（17）水平布置，环形筋板（6）垂直布置，导向翼（4）用于保持配重球（1）顺着水流的姿态，配重球由于重力滑块的作用和水的浮力作用,下重上轻，使得环形筋板（6）保持垂直状态，如同配重球（1）外面的环形车轮，滚动前进，环形筋板（6）用于透过地下管网的管底淤积物，保证与管壁可靠接触。
4.根据权利要求1或2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述声音传感器（7）、行程传感器（8）、多轴陀螺仪（9）、存储发射模块（10）和锂电池（11），均设置在配重球（1）的重力滑块（5）内。
5.根据权利要求1或2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述重力滑块（5）通过回转轴承（20）设置在配重球（1）内，配重球（1）滚动前进，重力滑块（5）在重力作用下始终位于配重球内部的下方。
6.根据权利要求1或2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：地下管网上可以设置多个窖井，对地下管网进行全线检测；上一段地下管网终点的窖井，同时作为下一段地下管网起始点的窖井，该窖井既设有投放器（12），也设有回收器（13）。
7.根据权利要求1或2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述投放器（12）和回收器（13）结构相同，均由密封盖（16）、阀门（18）和变径管（19）构成，变径管（19）一端与地下管网连通，另一端与阀门（18）的一端连接，阀门（18）的另一端设有密封盖（16）。
8.根据权利要求1或2所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述配重球，其壳体上设有带密封盖的充电口，用于锂电池充电；或者，锂电池在配重球中匹配有无线充电装置，对锂电池进行无线充电。
9.根据权利要求5所述的一种地下管道泄漏检测系统，其特征在于：所述重力滑块（5）为顶点位于配重球（1）球心的轴线上，配重球（1）球心轴线上设有回转轴承，重力滑块（5）的顶点与回转轴承（20）连接。
10.一种地下管道泄漏检测方法，采用权利要求1-9任意一项所限定的地下管道泄漏检测系统，其特征在于包含以下内容：
在需要检测的地下管网（3）起始点和终点分别设置窖井（2），地下管网（3）从窖井（2）中通过，窖井（2）中的地下管网上设有窖井阀门（15）；起始点窖井的窖井阀门后端设有投放器（12），终点窖井的窖井阀门前端设有回收器（13）；所述投放器（12）和回收器（13）为设置在地下管网（3）上的配重球（1）入口和出口；
所述配重球（1）的内部包含重力滑块（5）、声音传感器（7）、行程传感器（8）、多轴陀螺仪（9）、存储发射模块（10）和锂电池（11）；配重球内部的重力滑块（5）在重力作用下始终位于配重球内部的下方；
配重球（1）通过投放器（12）放入地下管网内，配重球（1）的比重大于地下管网内水的比重，通过投放器（12）进入地下管网（3）内，依靠地下管网内水流动力，在地下管网内紧贴管壁滚动前进；
配重球（1）的内部的声音传感器（7）检测地下管网内声音信号，行程传感器（8）检测配重球行程信号，多轴陀螺仪（9）检测管道走向信号；存储发射模块（10）将上述信号存储，并在回收器处发射到窖井远程监测仪，由窖井远程监测仪转发给安装了声音分析软件的上位机；
上位机通过声音分析软件判断地下管网是否存在泄露；如果存在泄露，根据声音传感器（7）检测的声音信号判断泄露的程度，根据行程传感器（8）检测配重球行程信号结合多轴陀螺仪（9）检测管道走向信号，判断泄漏点的具体位置。
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