CN112283593A - 一种关阀检测管网漏损的物联网系统及其漏损检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，物联网系统包括计算机管网漏损监控平台，计算机漏损监控平台连接有物联网数据终端和管道噪声传感器，物联网数据终端连接有计量仪表、电动阀门、压力传感器，漏损检测方法采用短时关闭→开启阀门操作，并采集关阀前后管网的流量、压力数据上传到平台，分布于供水管道的管道噪声传感器同时也采集管道噪声上传到平台，对管道中的累计流量、压力、管道噪声等数据进行适时的、精确的和具体的科学分析。具有以下优点：能够更加准确及时的发现供水管网的漏损问题，及时预警、快速查找、及时处理。

Description

一种关阀检测管网漏损的物联网系统及其漏损检测方法

技术领域

本发明涉及一种供水管网漏损的检测方法，具体涉及一种关阀检测管网漏损的物联网系统及其漏损检测方法。

背景技术

目前国内外普遍采用的检测管道漏损的办法，一般是采用夜间最小流量法，即，在夜间(后半夜)几乎无人用水的时候，如果仍有水在流动，可假设有人在少量用水，可设定一个“最小流量”，当水流超过这个“最小流量”的时候，就认定为有漏水。常用方法包括以下步骤：

1、通过设备或者方法获取部分监测点的相关售水数据或用水情况，比如获取待漏损监测区域的总表供水量、管网平均压力、计量分表的总售水量以及未计量用水量、夜间允许最小流量、允许最低产销差率等；

2、根据总表供水量与计量表售水总量计算实际产销差，得出实际产销差后与允许的最低产销差做对比，计算出两者的对比关系；

3、根据实际产销差与允许最低产销差的对比，根据产销差计算方法除去表观漏损水量和免费计量水量，计算得出漏损水量基准值；

4、根据管网平均压力值、漏损水量参考标准值、夜间居民允许用水量和其他单位夜间用水量，计算得出夜间允许最小流量基准值；

5、将夜间实际最小流量测量值与夜间最小流量基准值进行对比，根据数据对比结果做出相应的漏损报警。

但这种办法仅是粗略地判断是否存在着漏损，无法更加准确地通过管道的流量和压力的变化精确地判断出是否漏损、漏损量以及大体漏点位置，还需要其他设备协助定位漏点位置等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种关阀检测管网漏损的物联网系统更精准的系统及检测方法，采集夜间最小流量、压力、噪声等数据，通过短时间(例如1小时内)关闭→开启阀门操作，运用现代物联网、大数据、智能软件等高科技手段，对关阀→开阀前后管道中的累计流量、压力、漏水管道噪声等数据连续变化进行适时的、精确的和具体的科学分析，从而更加准确、及时的发现供水管网的漏损问题，及时预警、快速查找、及时处理，降低管网漏损，节约水资源，提高供水单位的经济效益及社会效益。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，所述漏损检测方法包括以下步骤：

步骤一、读取测漏任务，确定测漏任务是否启动；

步骤二、测漏任务启动关闭阀门，并采集关阀前和关阀后供水管道的相关数据。

步骤三、每隔一段时间采集当前的总累计流量Q_关后、瞬时流量V_关后、压力P_关后、管道噪声、当前时间T_关后，将这些数据通过物联网数据终端及时上报到计算机管网漏损监控平台，对数据进行计算、处理和分析来判断漏损的大小；

步骤四、如果判断为有漏损，进一步判断出夜间漏水量的大小；

步骤五、通过分布在管道各个点上的物联网管道噪声传感器，确定管道漏损后查找漏点的位置。

进一步的，所述步骤一中测漏任务是否启动的具体判断方法如下：

采集管道的数据，根据供水区域用水户的用水状况设置夜间允许最小流量V_基准，当夜间采集到管道瞬时流量低于设置的夜间最小流量V_基准时，说明没有漏损，测漏任务不启动，设备不启用测漏设置程序；

当采集的管道瞬时流量大于设置的夜间最小流量V_基准时，管道可能出现漏损，测漏任务启动。

进一步的，所述步骤二中在测漏任务程序启动后的关阀前，采集供水管道的计量仪表总累计流量Q_关前、瞬时流量V_关前、压力P_关前和管道噪声信息，然后按照程序内约定时间关闭阀门，当阀门完全关闭后，采集计量仪表总累计流量Q_关、瞬时流量V_关、阀门关状态、压力P_关、管道噪声、当前时间T_关管网信息，设备按照关闭阀门的时间开始计时记录。

进一步的，所述步骤三中漏损的大小的判断方法如下：

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并降至约为0，因夜间居民用水几乎为0，当压力持续降低，而且持续时间较短，说明存在较大漏损；

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并在系统设定时间内未降为0，说明漏口相对较小。

进一步的，所述步骤四中夜间漏水量大小判定方法如下：

所述步骤四中夜间漏水量大小判定方法如下：

关闭阀门后，通过压力下降的时间，判断出漏水量的大小，可根据压力变化进行漏损量计量，当存在漏水时，压力从P_关前降为0，记录下Q_关后，当阀门再次开启时记录下T_开，当供水管网再次回升到P_关前时，物联网数据终端记录当前的Q_开后、V_开后及T_开后；

所述漏水量计算公式如下：

V_漏＝V_开后-V_基准；

V_开后：阀门开启后压力回升到关阀前P_关前记录的当前瞬时流量；

V_基准：漏损区域允许的夜间合理合法用水最低瞬时流量。

进一步的，所述步骤四中夜间漏水量大小另一种判定方法如下：

开启阀门，使其达到一定压力或选择小于最低出水点压力，然后阀门驱动电路自动调节阀门开度，使压力稳定，并保持在这个点上，此时的瞬时流量就是漏损点的漏水量；

再进一步，在持续记录一段时间后测量其总累计流量，准确地计算出单位时间内的漏水量。

进一步的，所述步骤五中夜间漏水位置判定方法如下：

开启阀门，使其达到一定压力，然后管道噪声传感器记录管道各个点的漏损噪声，管道噪声传感器通过远传功能将记录数据上传到计算机漏损监控平台，计算机漏损监控平台根据输入的管道参数进行噪声分析，绘制出噪声数据图表，并筛选输出漏损噪声位置；给管道抢修人员提供数据支持，提高检修漏损效率。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

采用短时关闭→开启阀门操作，运用现代物联网、大数据、智能软件等高科技手段，对管道中的累计流量、压力、管道噪声等数据进行适时的、精确的和具体的科学分析，从而更加准确及时的发现供水管网的漏损问题，及时预警、快速查找、及时处理，降低管网漏损，节约水资源，提高供水单位的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例中关阀检测管网漏损的物联网系统的结构框图；

图2为本发明实施例中物联网数据终端的结构框图；

图3为本发明实施例中漏损检测方法的流程图；

图4为本发明实施例中检测管网漏损的系统的现场安装示意图；

图5为本发明实施例中计算机管网漏损监控平台的功能框图。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2及图4所示，一种关阀检测管网漏损的物联网系统，包括计算机管网漏损监控平台，计算机漏损监控平台连接有物联网数据终端和管道噪声传感器，物联网数据终端连接有计量仪表、电动阀门、压力传感器，电动阀门、计量仪表、压力传感器依次安装在待漏损监测的供水区域的总管道上，管道噪声传感器分布安装在总管道的各分段部位，物联网数据终端执行计算机漏损监控平台设定的漏损检测任务，根据任务执行开关电动阀门，物联网数据终端采集存储流量、压力变化数据，管道噪声传感器根据压力、流量的变化采集存储供水管道的噪声数据，物联网数据终端及管道噪声传感器通过远传功能采集数据输入到计算机管网漏损监控平台，计算机管网漏损监控平台对采集到数据进行分析，并核算漏损量和确认漏损位置。

所述物联网数据终端包括单片机，单片机连接有数据采集电路、时钟电路、蓝牙调试电路、LCD显示电路、FISAH和物联网通讯，数据采集电路连接有A/D电路、阀门驱动电路、脉冲接口和RS485/232接口。

如图5所示，所述计算机管网漏损监控平台包括设备管理功能模块、实时数据展示功能模块、统计分析功能模块、流量对比功能模块、漏损任务设定功能模块和漏损数据分析输出功能模块，设备管理功能模块包括计量表管理、阀门管理和压力及噪声传感器管理，统计分析功能模块包括用水量统计和流量曲线分析，漏损任务设定功能模块包括数据终端设定和噪声传感器设定。

如图3所示，所述一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法包括以下步骤：

步骤一、读取测漏任务，采集管道的数据，根据供水区域用水户的用水状况设置夜间允许最小流量V_基准，当夜间采集到管道瞬时流量低于设置的夜间最小流量V_基准时，说明没有漏损，测漏任务不启动，设备不启用测漏设置程序；当采集的管道瞬时流量大于设置的夜间最小流量V_基准时，管道可能出现漏损，测漏任务按原计划启动。

步骤二、测漏任务启动后关闭阀门，并采集关阀前和关阀后供水管道的相关数据。

在测漏任务程序启动后的关阀前，采集供水管道的计量仪表总累计流量Q_关前、瞬时流量V_关前、压力P_关前和管道噪声信息，然后按照程序内约定时间关闭阀门，当阀门完全关闭后，采集计量仪表总累计流量Q_关、瞬时流量V_关、阀门关状态、压力P_关、管道噪声、当前时间T_关管网信息，设备按照关闭阀门的时间开始计时记录。

步骤三、此时每隔一段时间采集当前的总累计流量Q_关后、瞬时流量V_关后、压力P_关后、管道噪声、当前时间T_关后数据，将这些数据通过物联网数据终端及时上报到计算机管网漏损监控平台，对数据进行计算、处理和分析，分析判断方法如下：

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并降至约为0，因夜间居民用水几乎为0，当压力持续降低，而且持续时间较短，说明存在较大漏损现象，需立即维修，降低漏损。

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并在系统设定时间内未降为0，说明漏口相对较小，可继续观察。

根据上述方法，得出是否出现漏损的结论。同时，根据本方法的经验，总结出规律性的数学模型，作为今后常规判断的工具。

步骤四、如果判断为有漏损，可通过以下算法继续进行以下判定(夜间)。

方法一：关闭阀门后，通过压力下降的时间，判断漏水量的大小，可根据压力变化进行漏损量计量，当存在漏水时，压力从P_关前降为0，记录下当前的总累计流量Q_关后，当阀门再次开启时记录下当前时间T_开，当供水管网压力再次回升到P_关前时，物联网数据终端记录当前的总累计流量Q_开后、瞬时流量V_开后及时间T_开后。

所述瞬时漏水量计算公式如下：

V_漏＝V_开后-V_基准；

V_开后：阀门开启后压力回升到关阀前P关前记录的当前瞬时流量；

V_基准：漏损区域允许的夜间合理合法用水最低瞬时流量。

方法二：开启阀门，使其达到一定压力或选择小于最低出水点压力，然后阀门驱动电路自动调节阀门开度，使压力稳定，并保持在这个点上，此时的瞬时流量就是漏损点的漏水量。可以再进一步，在持续记录一段时间后测量其总累计流量，更加准确地计算单位时间内的漏水量。

步骤五、确定管道漏损后查找漏点的位置，则需要通过分布在管道各个点上的物联网管道噪声传感器。通过调节阀门开度，检测不同流量下各管道噪声传感器的信号，并一一发送到计算机管网漏损监控平台进行识别处理，从而判断漏损点的大体位置，通过多组管道噪声传感器关联信号，输入相对应测量管道的参数(材质，长度，探头放置位置)等，辨识噪声点的位置，通过数据分析出最大噪声点漏点位置，然后结合实际长度就可判断为漏水点的现场位置。

无论白天夜间，当关闭阀门，水流量等于零时，压力只要低于最低出水点，说明有漏损，最低出水点概念：一条供水管道从总阀门开始到供水末端的行程中，所有用水户中地势最低的用水出水高度(压力)，即最低位置上的水龙头出水高度。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：

所述物联网系统包括计算机管网漏损监控平台，计算机漏损监控平台连接有物联网数据终端和管道噪声传感器，物联网数据终端连接有计量仪表、电动阀门、压力传感器，电动阀门、计量仪表、压力传感器依次安装在待漏损监测的供水区域的总管道上，管道噪声传感器分布安装在总管道的各分段部位；

所述漏损检测方法包括以下步骤：

步骤一、读取测漏任务，确定测漏任务是否启动；

步骤二、测漏任务启动后关闭阀门，并采集关阀前和关阀后供水管道的相关数据；

步骤三、每隔一段时间采集当前的总累计流量Q_关后、瞬时流量V_关后、压力P_关后、管道噪声、当前时间T_关后，将这些数据通过物联网数据终端及时上报到计算机管网漏损监控平台，对数据进行计算、处理和分析来判断漏损的大小；

步骤四、如果判断为有漏损，进一步判断出夜间漏水量的大小；

步骤五、通过分布在管道各个点上的物联网管道噪声传感器，确定管道漏损后查找漏点的位置。

2.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤一中测漏任务是否启动的具体判断方法如下：

采集管道的数据，根据供水区域用水户的用水状况设置夜间允许最小流量V_基准，当夜间采集到管道瞬时流量低于设置的夜间最小流量V_基准时，说明没有漏损，测漏任务不启动，设备不启用测漏设置程序；

当采集的管道瞬时流量大于设置的夜间最小流量V_基准时，管道可能出现漏损，测漏任务启动。

3.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤二中测漏任务程序启动后的关阀前，采集供水管道的计量仪表总累计流量Q_关前、瞬时流量V_关前、压力P_关前和管道噪声信息，然后按照程序内约定时间关闭阀门，当阀门完全关闭后，采集计量仪表总累计流量Q_关、瞬时流量V_关、阀门关状态、压力P_关、管道噪声、当前时间T_关管网信息，设备按照关闭阀门的时间开始计时记录。

4.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤三中漏损的大小的判断方法如下：

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并降至约为0，因夜间居民用水几乎为0，当压力持续降低，而且持续时间较短，说明存在较大漏损；

关闭阀门后，压力P关后短时间持续下降并在系统设定时间内未降为0，说明漏口相对较小。

5.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤四中夜间漏水量大小判定方法如下：

关闭阀门后，通过压力下降的时间，判断出漏水量的大小，可根据压力变化进行漏损量计量，当存在漏水时，压力从P_关前降为0，记录下Q_关后，当阀门再次开启时记录下T_开，当供水管网再次回升到P_关前时，物联网数据终端记录当前的Q_开后、V_开后及T_开后；

所述瞬时漏水量计算公式如下：

V_漏＝V_开后-V_基准；

V_开后：阀门开启后压力回升到关阀前P_关前记录的当前瞬时流量；

V_基准：漏损区域允许的夜间合理合法用水最低瞬时流量。

6.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤四中夜间漏水量大小另一种判定方法如下：

开启阀门，使其达到一定压力或选择小于最低出水点压力，然后阀门驱动电路自动调节阀门开度，使压力稳定，并保持在这个点上，此时的瞬时流量就是漏损点的漏水量；

再进一步，在持续记录一段时间后测量其总累计流量，准确地计算出单位时间内的漏水量。

7.如权利要求1所述的一种关阀检测管网漏损的物联网系统的漏损检测方法，其特征在于：所述步骤五中夜间漏水位置判定方法如下：

开启阀门，使其达到一定压力，然后管道噪声传感器记录管道各个点的漏损噪声，管道噪声传感器通过远传功能将记录数据上传到计算机漏损监控平台，计算机漏损监控平台根据输入的管道参数进行噪声分析，绘制出噪声数据图表，并筛选输出漏损噪声位置；给管道抢修人员提供数据支持，提高检修漏损效率。

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