CN111692535A - 压力管网压力突变位置定位方法 - Google Patents

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CN111692535A CN202010505900.7A CN202010505900A CN111692535A CN 111692535 A CN111692535 A CN 111692535A CN 202010505900 A CN202010505900 A CN 202010505900A CN 111692535 A CN111692535 A CN 111692535A
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郑涛
赵美玲
郭婷
冯江
陈小龙
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    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss

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Abstract

本发明公开了一种压力管网压力突变位置定位方法，其包括：压力检测设备根据其检测的管网实时压力值判断出管网发生压力突变后，将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器；服务器根据多个压力检测设备之间的突变信号的时间差，基于管网拓扑结构进行突变时间发生位置的计算。本发明的压力管网压力突变位置定位方法仅对管道压力数据进行监测，不需要辅佐流量数据同时判断，因此不需要同时加装流量传感器，即可有效判断管网爆管风险情况。由于采用高频次压力计，可更有效监测到管道压力变化，因此对管道传感器布点原则上相对宽泛，只需在管网关键节点及交口处布置，即可有效监测整片管网爆管风险性。

Description

压力管网压力突变位置定位方法
技术领域
本发明涉及一种压力管网压力突变位置定位方法，属于给排水技术领域。
背景技术
压力管网中随时可能会发生压力的突变，包括突然升高和突然下降。其中压力突升通常由某些非常规操作比如突然关阀引起，压力突升可能引起管道破裂，需要对这类操作或异常工况进行及时监控。压力突降则可能意味着爆管事件的发生，及早发现爆管事件，并进行定位，对减少爆管导致的损失，降低影响程度和范围，有着重要的意义。
现有技术中对于产生最直接的危害的爆管事件的研究较多。对爆管事件的探测和定位研究通常基于如下原理：爆管发生后，会产生一个新增的大流量，随后管网进入一个新的拟稳态，这个大流量将导致管网的压力和流量分布区别于爆管之前的状态，通过管网模拟或者压差流量分析，推测可能的爆管事件，以及可能的发生区域。这类方法的前提是在正常情况下，管网运行周期特性稳定，即存在一个相对稳定的“正常”状态作为比较基准。但是由于给水管网工况变化复杂，实际不太容易得到这样的基准。因此，有时无法有效识别管网的爆管事故；并且该方法也无法准确得到爆管位置。
发明内容
本发明目的是提供一种压力管网压力突变位置定位方法，解决了上述技术问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种压力管网压力突变位置定位方法，其包括：
S10、压力检测设备检测其安装位置的管网实时压力值；
S20、压力检测设备根据其检测的管网实时压力值，判断当前管网是否发生压力突变；当判断出管网发生压力突变后，将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器；
S30、服务器根据多个压力检测设备之间的突变信号的时间差，基于管网拓扑结构进行突变时间发生位置的计算。
可选的，所述压力检测设备的数据采集间隔为0.1ms。
可选的，S20具体为：
压力检测设备采集得到压力值数列A；
通过压力值数列A得到数列B，其中Bj＝(Aj+Aj+1+Aj+2+…+Aj+x)/x，j，x为自然数；
抽取数列B中的元素生成数列C，其中，Ck＝Bk*y，其中，k，y为自然数；
由数列C生成数列D和数列E，其中，Dm＝(Cm+Cm+1+Cm+2+…+Cm+z)/z，其中，m，z为自然数；
En＝δ(Cn.Cn+1.Cn+2…Cn+z)；其中，n为自然数；
计算Tq＝|Cq+8-Dq|/Eq，其中，q为自然数；
判断T值是否大于2，若T值大于2，则表示压力管网存在压力突变，将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器。
本发明具有如下有益效果：本发明的压力管网压力突变位置定位方法仅对管道压力数据进行监测，不需要辅佐流量数据同时判断，因此不需要同时加装流量传感器，即可有效判断管网爆管风险情况。由于采用高频次压力计，可更有效监测到管道压力变化，因此对管道传感器布点原则上相对宽泛，只需在管网关键节点及交口处布置，即可有效监测整片管网爆管风险性。
附图说明
图1为本发明的压力管网压力突变位置定位方法的流程图；
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种压力管网压力突变位置定位方法，其包括：
S10、压力检测设备检测其安装位置的管网实时压力值。
本实施例中，首先需要在管网的多个位置(检测点)设置压力检测设备，该压力检测设备用于检测其安装位置处的管网压力。
也就是说，由于压力突变信号能够较好地沿管道传递，当在压力管网中以适当距离间隔安装压力检测设备，这些压力检测设备以适当的采样频率对管道压力进行检测，并使得所有的压力检测设备的时钟保持同步时，通过对压力突变信号的捕捉和识别，判断监测点附近压力突变事件的发生，利用多个监测点信号的时间差，基于压力波传递特性和管网拓扑，分析定位可能的压力突变发生位置。
由于管道发生爆管事故时，管道压力突变往往瞬时产生，因此，本实施例中，所述压力检测设备的数据采集间隔为0.1ms，由此能更精准地捕捉到管道压力变化，提高判断精确性。
S20、压力检测设备根据其检测的数据，判断当前管网是否发生压力突变。
本实施例中，当压力检测设备所检测的压力值超过当前检测点的压力平均值以及2倍均方差范围时，视作异常波动。
以某一压力检测设备为例，其原始数据间隔0.1s，采集得到压力值数列A，该压力值数列A的元素例如为：A1，A2，……，A100，A101，……A400，……；以Ai表示，其中i为自然数。
当数列A中的元素超过400个以后，即从当前值的0.04s开始，每采集一个新原始数据，便计算此时刻往上0.04s内所有数列A的元素的平均值生成数列B，也就是说，数列B比数列A少了前400个元素。
由此，Bj＝(Aj+Aj+1+Aj+2+…+Aj+400)/400，其中，j为自然数。
也就是说，在0.04s的时间内，能够采集得到400个数据，由此将这400个数据进行平均，得到数列B的第一个元素，并且按照上述公式得到数列B。
将数列B每500个数抽取一个生成新数列C，即从0.09s开始，每过0.05s抽取该时刻新产生的B数列的元素组成新数列；
也就是说，C1＝B500,C2＝B1000,C3＝B1500，以此类推Ck＝Bk*500，其中，k为自然数。
从1.12s开始，每过0.05s计算该时刻Ck及其前8个元素的平均数，组成数列D；
Dm＝(Cm+Cm+1+Cm+2+…+Cm+8)/9，其中，m为自然数。
从1.12s开始，每过0.05s计算该时刻Ck及其前8个元素的均方差，组成数列E；
En＝δ(Cn.Cn+1.Cn+2…Cn+8)；其中，n为自然数。
从1.12s开始，每过0.05s计算一个T值；
Tq＝|Cq+8-Dq|/Eq，其中，q为自然数。
判断T值是否大于2，若T值大于2，则表示压力管网存在压力突变，所述压力检测设备将该检测点的位置坐标以及发生压力波动的时间值上传至服务器，即将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器。
S30、服务器根据多个压力检测设备之间的突变信号的时间差，基于管网拓扑结构进行突变时间发生位置的计算。
本实施例中，所述多个压力检测设备采用统一的时间值，授时设备可以采用北斗或者GPS实现。
该突变信号也是压力波，压力波沿管段的传递虽然很快，但依然有一个速度限制，同一个爆管/水锤事件引发的突变信号传递到不同的位置存在着时间差。通过时间差的分析可以推测爆管/水锤事件的发生位置。
由此，本发明的压力管网压力突变位置定位方法在压力检测设备中对压力突变进行判断，在压力突变发生后向服务器上传数据，在保证监测精准性的同时，不占用大量通信资源，降低了设备及后台服务器运行功耗。
而且，本发明的压力管网压力突变位置定位方法仅对管道压力数据进行监测，不需要辅佐流量数据同时判断，因此不需要同时加装流量传感器，即可有效判断管网爆管风险情况。由于采用高频次压力计，可更有效监测到管道压力变化，因此对管道传感器布点原则上相对宽泛，只需在管网关键节点及交口处布置，即可有效监测整片管网爆管风险性。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种压力管网压力突变位置定位方法，其特征在于，包括：
S10、压力检测设备检测其安装位置的管网实时压力值；
S20、压力检测设备根据其检测的管网实时压力值，判断当前管网是否发生压力突变；当判断出管网发生压力突变后，将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器；
S30、服务器根据多个压力检测设备之间的突变信号的时间差，基于管网拓扑结构进行突变时间发生位置的计算。
2.根据权利要求1所述的压力管网压力突变位置定位方法，其特征在于，所述压力检测设备的数据采集间隔为0.1ms。
3.根据权利要求1或2所述的压力管网压力突变位置定位方法，其特征在于，S20具体为：
压力检测设备采集得到压力值数列A；
通过压力值数列A得到数列B，其中Bj＝(Aj+Aj+1+Aj+2+…+Aj+x)/x，j，x为自然数；
抽取数列B中的元素生成数列C，其中，Ck＝Bk*y，其中，k，y为自然数；
由数列C生成数列D和数列E，其中，Dm＝(Cm+Cm+1+Cm+2+…+Cm+z)/z，其中，m，z为自然数；
En＝δ(Cn.Cn+1.Cn+2…Cn+z)；其中，n为自然数；
计算Tq＝|Cq+8-Dq|/Eq，其中，q为自然数；
判断T值是否大于2，若T值大于2，则表示压力管网存在压力突变，将该压力检测设备的位置坐标以及判断出压力突变时的时间值上传至服务器。
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