CN113898879A - 一种管道漏损监测、定位及报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节水技术领域，具体为一种管道漏损监测、定位及报警系统，该系统包括安装在管道上的电子测量仪器，以及与其相连的在线监测模块，且在线监测模块与报警模块相连接，所述电子测量仪器实时测量管道的流量情况，本发明能够实时对管道流量情况进行监控，基于管道的具体数据绘制理论水头线和实际水头线，使用粒子群优化算法配线，识别出能量损失较大的管段，如果能量损失值与理论水头之比超过设置的允许最大漏损率，则判定管道漏损并立即定位漏损位置报警。
Description
技术领域
本发明涉及节水技术领域，具体为一种管道漏损监测、定位及报警系统。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的加快，城市供水管网的建设规模日益增长。然而，由于城市供水管网漏失，导致每年损失的水量超过太湖的实际蓄水量，不仅造成了大量优质水资源的浪费、干扰正常生产生活秩序，而且可能带来供水水质风险和地下公用设施损坏等次生危害。
根据《城市供水统计年鉴》，2013-2017 年，我国每年的漏损量都在70亿m3以上，平均漏损率约为 15%，部分城市超过 50%，远高于发达国家 6%-8%的平均水平。
在城镇供水管网漏损控制方面，与国际先进水平相比仍存在较大差距，存在漏损构成不清、漏损监测与控制效率低的问题，亟需形成适合我国情况的管网漏损综合监测与控制共性关键技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道漏损监测、定位及报警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种管道漏损监测、定位及报警系统，该系统包括安装在管道上的电子测量仪器，以及与其相连的在线监测模块，且在线监测模块与报警模块相连接，所述电子测量仪器实时测量管道的流量情况，所述在线监测模块通过对管道流量数据分析进行漏损判定，所述报警模块根据监测模块发出的报警参数进行报警，所述在线监测模块包括电源模块、数据导入模块、传输接口、流量参数采集模块、设备参数采集模块、频率控制模块、信号转换模块和PSO漏损分析模块。
优选的，所述电子测量仪器包括布置在管道上的电子流量计、电子压力计和超声波流速仪等，所述的管道流量信息包括流量、流速、压强。
优选的，所述信号转换模块包括有信号转换中心处理模块、信号反馈模块、信号修复模块和信号过滤模块，信号修复模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，且信号过滤模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，信号反馈模块包括识别信号生成和PSO处反馈信号检测，信号强化模块包括信号复制加倍、多重信号逐一输出和信号反馈模块输出信心判断。
优选的，所述PSO漏损分析模块包括水头线绘制模块。
优选的，所述PSO漏损分析模块包括配线法模拟模块。
优选的，所述PSO漏损分析模块包括漏损判定模块。
优选的，所述PSO漏损分析模块包括漏损定位模块。
优选的，所述报警模块接收到报警信号之后，发送报警信号参数至警报装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.结合了智能优化算法，能够全面、有效地监测管网的流量状况，迅速地发现管网漏损的情况，并及时、精确定位漏损位置，解决了管网漏损隐秘难测的问题，避免了因漏损而产生的大量水资源流失；
2.本发明通过信号强化，持续复制输出，直至从PSO漏损分析模块处反馈已经接收的信息，才会停止信号的输出，提高整个主体系统的工作稳定性。
附图说明
图1为理论水头线示意图；
图2为实际水头线示意图；
图3为配线法示意图；
图4为管道漏损监测、定位及报警系统的原理示意图；
图5为PSO漏损分析模块的原理示意图；
图6为管道漏损监测、定位及报警系统的的算法流程图；
图7为PSO优化算法的流程图；
图8为信号转换模块结构图；
图9为信号强化模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种管道漏损监测、定位及报警系统，该系统包括安装在管道上的电子测量仪器10，以及与其相连的在线监测模块20，且在线监测模块20与报警模块30相连接，电子测量仪器10实时测量管道的流量情况，在线监测模块20通过对管道流量数据分析进行漏损判定，报警模块30根据监测模块发出的报警参数进行报警，在线监测模块20包括电源模块21、数据导入模块22、传输接口23、流量参数采集模块24、设备参数采集模块26、频率控制模块25、信号转换模块27和PSO漏损分析模块28，电源模块21，用于提供稳定电源；数据导入模块22，用于批量导入管道的糙率、长度、管径、材质、连接方式等信息；传输接口23，与电子测量仪器10相连接，并用于信号传输；流量参数采集模块24，与传输接口23相连接，并用于实时监测管道内的流量参数、并生成流量参数信号；设备参数采集模块26，与传输接口23相连接，并用于实时监测电子测量仪器10的设备参数，并生成设备参数信号；频率控制模块25，与流量参数采集模块24和设备参数采集模块26相连接，用于设置流量参数采集模块24和设备参数采集模块26的采集频率至少4kHz；信号转换模块27，与流量参数采集模块24和设备参数采集模块26相连接，用于将流量参数信号及设备参数信号进行模数转换；PSO漏损分析模块28，与信号转换模块27相连接，用于对管道内的流量数据基于PSO粒子群优化算法分析，采用配线法的方式，定位能量损失较大的管段位置。
电子测量仪器10包括布置在管道上的电子流量计、电子压力计和超声波流速仪等，用于采集管道流量信息，的管道流量信息包括流量、流速、压强。
信号转换模块27包括有信号转换中心处理模块、信号反馈模块、信号修复模块和信号过滤模块，信号修复模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，且信号过滤模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，信号反馈模块包括识别信号生成和PSO处反馈信号检测，信号强化模块包括信号复制加倍、多重信号逐一输出和信号反馈模块输出信心判断，信号修复和过滤后会输出到信号强化模块中，生成过个信号后，每生成一个信号，就会发射到POS漏损分析模块中，同时对其发射识别信号，如果PSO漏损分析模块成功接收信号转换模块输出的信号，就会处理识别信号，同时将处理后的识别信号反馈给信号转换模块，随后传递给信号反馈模块，信号反馈模块对信号强化模块发出指令，信号强化模块停止复制发射信息工作。
PSO漏损分析模块28包括水头线绘制模块281，可根据的流量数据及管道数据绘制出理论水头线和实际水头线。
PSO漏损分析模块28包括配线法模拟模块282，能将理论水头线与实际水头线通过配线法模拟配线，求得两者的水头差ΔH。
PSO漏损分析模块28包括漏损判定模块283，可判断水头差ΔH与理论水头之比是否在设定的允许最大能量损失率范围之类，如超出，则判定管道漏损。
PSO漏损分析模块28包括漏损定位模块284，可结合配线法过程图的横坐标值及设备参数数据定位出漏损管段位置并传输给报警模块30。
报警模块30接收到报警信号之后，发送报警信号参数至警报装置，控制包括但不限于目标管道附近的警报灯亮起、显示界面的报警标志闪烁等动作。
工作原理：根据管网水头及管网长度确定水头线的绘图范围，根据已有的管道数据和实时流量绘制理论水头线，根据已有的管道数据和实时的流速、压力数据求适应度，更新纵坐标位置，做适应度对比，找到全局最优解，配线完成后，输出观测点x，h延纵坐标轴移动的位置，即为ΔH。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：该系统包括安装在管道上的电子测量仪器（10），以及与其相连的在线监测模块（20），且在线监测模块（20）与报警模块（30）相连接，所述电子测量仪器（10）实时测量管道的流量情况，所述在线监测模块（20）通过对管道流量数据分析进行漏损判定，所述报警模块（30）根据监测模块发出的报警参数进行报警，所述在线监测模块（20）包括电源模块（21）、数据导入模块（22）、传输接口（23）、流量参数采集模块（24）、设备参数采集模块（26）、频率控制模块（25）、信号转换模块（27）和PSO漏损分析模块（28）。
2.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述电子测量仪器（10）包括布置在管道上的电子流量计、电子压力计和超声波流速仪等，所述的管道流量信息包括流量、流速、压强。
3.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述信号转换模块（27）包括有信号转换中心处理模块、信号反馈模块、信号修复模块和信号过滤模块，信号修复模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，且信号过滤模块输出端信号连接信号强化模块的输入端，信号反馈模块包括识别信号生成和PSO处反馈信号检测，信号强化模块包括信号复制加倍、多重信号逐一输出和信号反馈模块输出信心判断。
4.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述PSO漏损分析模块（28）包括水头线绘制模块（281）。
5.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述PSO漏损分析模块（28）包括配线法模拟模块（282）。
6.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述PSO漏损分析模块（28）包括漏损判定模块（283）。
7.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述PSO漏损分析模块（28）包括漏损定位模块（284）。
8.根据权利要求1所述的一种管道漏损监测、定位及报警系统，其特征在于：所述报警模块（30）接收到报警信号之后，发送报警信号参数至警报装置。
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