CN110806291B - 一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种管网噪声记录仪及其网络时间同步方法，包括向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将网络时间、延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准。该方法能够提高时间校准的准确性，保障各传感器的时间同步性，提升管网漏点定位的精度。
Description
技术领域
本申请涉及管道监测技术领域，特别涉及一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法；还涉及一种管网噪声记录仪。
背景技术
通过管道运输自来水，不仅运输量大，而且安全方便，因此管道运输成为城镇供水的一种重要运输方式，城镇地下埋设的供水管道的规模不断扩大，数量不断增加。随着使用时间的增长，管道会受到不同程度的腐蚀以及人为的破坏，导致管道泄漏时常发生，这样不仅造成水资源的浪费，而且还会影响周边环境和道路安全，所以对管道泄漏进行监测显得尤为重要。目前，现有的利用管网漏损仪器定位管道泄漏位置所采取的方法为时延估计法，而此方法对各传感器的时间同步性有很大的要求，故各传感器的时间同步性成为管道泄漏定位的关键。因此，如何提高各传感器的时间同步性，提升管网漏点定位的精度已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法，能够提高时间校准的准确性，保障各传感器的时间同步性，提升管网漏点定位的精度；本申请的另一目的是提供一种管网噪声记录仪，同样具有上述技术效果。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法，包括：
向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送所述询问网络时间信号至接收到所述数据采集平台返回的网络时间的持续时长；
计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与所述网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时所述管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；
基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；
将所述网络时间、所述延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准。
可选的，所述基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间，包括：
以所述持续时间的一半作为比例因子，以所述预设时间内所述差值的总和作为积分因子，以所述差值作为微分因子；
将所述比例因子、所述积分因子以及所述微分因子依据预设比例相加得到所述延时时间。
可选的，所述基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准，包括：
将所述管网噪声记录仪的时间修改为所述校准时间，或延时目标时长后，将所述管网噪声记录仪的时间修改为所述校准时间与所述目标时长的和值。
可选的，还包括：
调整所述比例因子、所述积分因子以及所述微分因子的比例系数的大小。
可选的，还包括：
判断所述延时时间和/或所述算法用时是否超出预设阈值；
若超出预设阈值，则进行系统老化更换提示。
可选的，还包括：
当达到采样时间时开始采集噪声数据，并将所述噪声数据发送至所述数据采集平台。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种管网噪声记录仪，包括：
处理器、通讯装置以及时钟芯片；
所述处理器用于通过所述通讯装置向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送所述询问网络时间信号至接收到所述数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与所述网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时所述管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将所述网络时间、所述延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准。
可选的，所述处理器具体为单片机。
可选的，所述时钟芯片具体为RTC时钟芯片。
可选的，所述通讯装置具体为NB-IOT远程通讯装置。
本申请所提供的管网噪声记录仪的网络时间同步方法，包括向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送所述询问网络时间信号至接收到所述数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与所述网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时所述管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将所述网络时间、所述延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准。可见，本申请所提供的管网噪声记录仪的网络时间同步方法，引入PID算法进行网络时间同步，从而可以有效提高时间校准的准确性。另外，进行PID算法计算的依据包括过往进行网络时间同步的相关数据，由此可以极大的降低环境突变、系统老化的影响，提高时间校准的准确性。
本申请所提供的管网噪声记录仪，同样具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种管网噪声记录仪的示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法，能够提高时间校准的准确性，保障各传感器的时间同步性，提升管网漏点定位的精度；本申请的另一核心是提供一种管网噪声记录仪，同样具有上述技术效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法的流程示意图；参考图1所示，该方法包括：
S101：向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长；
具体的，管网噪声记录仪大部分时间处于低功耗状态，并在某个时间唤醒工作，例如，在每天的凌晨2点唤醒管网噪声记录仪。管网噪声记录仪唤醒后首先进行时间校准，并在时间校准完成后进行噪声数据的采集。具体而言，数据采集平台为各管网噪声记录仪提供网络时间，各管网噪声记录仪唤醒后即通过其内部的通讯装置向数据采集平台发送询问网络时间信号，并进一步统计发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长。管网噪声记录仪在向数据采集平台发送询问网络时间信号的同时复位内部时钟，并记录发送询问网络时间信号时管网噪声记录仪的当前时间T1，且当接收到数据采集平台返回的网络时间时通过此内部时钟记录管网噪声记录仪当前时间T2，进而得到发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长。
其中，本申请所提供的网络时间同步方式，基于IEEE1588协议，忽略数据采集平台接收询问网络时间到发送网络时间之间的处理时间，故而无线发送与无线接收的时间相等，单相传输的时间为上述持续时长的一半，管网噪声记录仪本次开始网络时间同的时间等于接收到的网络时间减去上述持续时长的一半。
S102：计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；
具体的，管网噪声记录仪在接收到数据采集平台返回的网络时间后，进一步计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差，进而在读取上一次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的基础上，计算两个时间偏差的差值。
S103：基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；
具体的，管网噪声记录仪计算得到本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值后，进一步计算预设时间内的差值总和，本次计算得到的差值包含在差值总和之内。以预设时间为3天，每天进行一次网络时间同步为例，第一天开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与第一天接收到的网络时间的时间偏差为TD1，第二天开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与第二天接收到的网络时间的时间偏差为TD2，第三天开始进行网络时间同步时(本次开始进行网络时间同步时)管网噪声记录仪的时间与第三天接收到的网络时间的时间偏差为TD3，则第一天的时间偏差与第二天的时间偏差的差值为TD2-TD1，第三天的时间偏差与第二天的时间偏差的差值为TD3-TD2，则三天内的累计差值总和为TD2-TD1+TD3-TD2。
当然，对于上述预设时间的具体时长本申请不做具体限定，可以根据实际应用需要进行差异性设置。例如，可以为30天等。
得到预设时间内差值的总和后，进一步基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间。
其中，在一种具体的实施方式中，上述基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间，包括以持续时间的一半作为比例因子，以预设时间内差值的总和作为积分因子，以差值作为微分因子；将比例因子、积分因子以及微分因子依据预设比例相加得到延时时间。计算公式如下所示：
Time_res＝α*Time_delay/2+β*Time_dif_sumγ*Time_dif；其中，α、β、γ分别为比例因子、积分因子以及微分因子的比例系数，对于三者的具体数值，根据实际需要进行相适应的设置即可。Time_delay表示发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长，Time_dif表示本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次网络同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值，Time_dif_sum表示预设时间内的上述差值的总和，Time_res表示延时时间。
S104：将网络时间、延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准。
具体的，管网噪声记录仪在接收到数据采集平台返回的网络时间后，进入PID算法阶段，此时复位并重启内部时钟以统计执行PID算法计算得到延时时间所用时长。进一步将网络时间、延时时间以及算法用时做和得到校准时间，计算公式如下所示：
Time_now＝Time_E+Time_res+Time_cal；其中，Time_now表示校准时间，Time_E表示网络时间，Time_res表示延时时间，Time_cal表示算法用时。
进而，得到校准时间后，基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准。其中，在一种具体的实施方式中，上述基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准包括将管网噪声记录仪的时间修改为校准时间，或延时目标时长后，将管网噪声记录仪的时间修改为校准时间与目标时长的和值。
具体的，本实施例提供了两种基于校准时间对管网噪声记录仪的进行校准的方式。前者针对于管网噪声记录仪中处理器的内部时钟精度与管网噪声记录仪中时钟芯片的时钟精度一致的情况，例如，二者均为毫秒级时，则此时计算得到的校准时间后，即可立即将管网噪声记录仪的时间修改为该校准时间。后者针对于管网噪声记录仪中处理器的内部时钟精度与管网噪声记录仪中时钟芯片的时钟精度不一致的情况，此时需延时目标时间后，才将管网噪声记录仪的时间修改为校准时间与目标时长的和值。上述目标时长与校准时间以及管网噪声记录仪中处理器的内部时钟精度相关。例如，管网噪声记录仪中处理器的内部时钟精度为秒级，管网噪声记录仪中时钟芯片的时钟精度为毫秒级，计算得到的校准时间为2时15分25秒600毫秒，由于600毫秒距离秒还差400毫秒，故上述目标距离可以为400毫秒，从而，在延时400毫秒后，管网噪声记录仪即可将自身的时间修改为2时15分26秒。
进一步，管网噪声记录仪基于计算得到校准时间完成时间校准后，处于等待状态，并当达到采样时间时管网噪声记录仪即可通过其中的数据采集装置开始采集噪声数据，并将采集到的噪声数据发送至数据采集平台，供数据采集平台分析定位管网漏点。例如，各管网噪声记录仪均在凌晨2点唤醒并进行网络时间同步，并在完成网络时间同步后，在凌晨3点开始采集噪声数据。
进一步，在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，还包括调整比例因子、积分因子以及微分因子的比例系数的大小。
具体的，管网噪声记录仪的网络时间同步精度会受系统老化的影响，故为了降低系统老化对网络时间同步精度的危害，还可对PID算法中比例因子、积分因子以及微分因子的比例系数的大小进行调节。例如增大比例因子的比例系数。
进一步，在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，还包括判断延时时间和/或算法用时是否超出预设阈值；若超出预设阈值，则进行系统老化更换提示。
具体的，本实施例采用监测延时时间和/或算法用时的方式来侧面监控管网噪声记录仪的运行状态。具体判断延时时间和/或算法用时是否超出预设阈值；若超出预设阈值，则表明管网噪声记录仪系统老化严重，故进行系统老化更换提示，以便管理人员进行及时更换，保障管网漏点监测、定位的有效性与可靠性。对于上述预设阈值的具体大小，结合实际情况进行相适应的设置即可。
综上所述，本申请所提供的管网噪声记录仪的网络时间同步方法，包括向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将网络时间、延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准。该方法引入PID算法进行网络时间同步，从而可以有效提高时间校准的准确性。另外，进行PID算法计算的依据包括过往进行网络时间同步的相关数据，由此可以极大的降低环境突变、系统老化的影响，提高时间校准的准确性。
本申请还提供了一种管网噪声记录仪，下文描述的该管网噪声记录仪可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图2所示，该管网噪声记录仪包括：
处理器10、通讯装置20以及时钟芯片30；
处理器10用于通过通讯装置20向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送询问网络时间信号至接收到数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于持续时长、差值以及预设时间内差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将网络时间、延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于校准时间对管网噪声记录仪的时间进行校准。
其中，对于本发明所提供的管网噪声记录仪进行网络时间同步的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
另外，在一种具体的实施方式中，处理器10具体为单片机，时钟芯片30具体为RTC时钟芯片，该RTC时钟芯片的精度为毫秒级，可有效减小时间误差，通讯装置20具体为NB-IOT远程通讯装置20。
本申请所提供的管网噪声记录仪引入PID算法进行网络时间同步，从而可以有效提高时间校准的准确性。另外，进行PID算法计算的依据包括过往进行网络时间同步的相关数据，由此可以极大的降低环境突变、系统老化的影响，提高时间校准的准确性。另外，本申请中管网噪声记录仪负责噪声数据的采集，并将噪声数据发送至数据采集平台进行分析而确定是否存在漏点以及对漏点进行定位，而无需人工操作听漏仪等设备进行是否存在漏点的检测，从而可以极大的减少人力成本并提高管网捡漏的便捷性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦写可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的管网噪声记录仪的网络时间同步方法及管网噪声记录仪进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种管网噪声记录仪的网络时间同步方法，其特征在于，包括：
向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送所述询问网络时间信号至接收到所述数据采集平台返回的网络时间的持续时长；
计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与所述网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时所述管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；
基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；
将所述网络时间、所述延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准；
所述基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间，包括：
以所述持续时间的一半作为比例因子，以所述预设时间内所述差值的总和作为积分因子，以所述差值作为微分因子；
将所述比例因子、所述积分因子以及所述微分因子依据预设比例相加得到所述延时时间。
2.根据权利要求1所述的网络时间同步方法，其特征在于，所述基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准，包括：
将所述管网噪声记录仪的时间修改为所述校准时间，或延时目标时长后，将所述管网噪声记录仪的时间修改为所述校准时间与所述目标时长的和值。
3.根据权利要求1或2所述的网络时间同步方法，其特征在于，还包括：
调整所述比例因子、所述积分因子以及所述微分因子的比例系数的大小。
4.根据权利要求3所述的网络时间同步方法，其特征在于，还包括：
判断所述延时时间和/或所述算法用时是否超出预设阈值；
若超出预设阈值，则进行系统老化更换提示。
5.根据权利要求4所述的网络时间同步方法，其特征在于，还包括：
当达到采样时间时开始采集噪声数据，并将所述噪声数据发送至所述数据采集平台。
6.一种管网噪声记录仪，其特征在于，包括：
处理器、通讯装置以及时钟芯片；
所述处理器用于通过所述通讯装置向数据采集平台发送询问网络时间信号，并统计发送所述询问网络时间信号至接收到所述数据采集平台返回的网络时间的持续时长；计算本次开始进行网络时间同步时管网噪声记录仪的时间与所述网络时间的时间偏差与上一次网络时间同步时所述管网噪声记录仪的时间与上一次网络时间的时间偏差的差值；基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间；将所述网络时间、所述延时时间以及算法用时做和得到校准时间，并基于所述校准时间对所述管网噪声记录仪的时间进行校准；
所述基于所述持续时长、所述差值以及预设时间内所述差值的总和通过PID算法计算得到延时时间，包括：
以所述持续时间的一半作为比例因子，以所述预设时间内所述差值的总和作为积分因子，以所述差值作为微分因子；
将所述比例因子、所述积分因子以及所述微分因子依据预设比例相加得到所述延时时间。
7.根据权利要求6所述的管网噪声记录仪，其特征在于，所述处理器具体为单片机。
8.根据权利要求7所述的管网噪声记录仪，其特征在于，所述时钟芯片具体为RTC时钟芯片。
9.根据权利要求8所述的管网噪声记录仪，其特征在于，所述通讯装置具体为NB-IOT远程通讯装置。
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| 封闭环境下管网泄漏信号的多点同步采样系统;孟毅等;《电子测量技术》;20180228;第41卷(第3期);129-133 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110806291A (zh) | 2020-02-18 |
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