CN114096823A - 漏水管理系统及利用其的漏水位置预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及漏水管理系统及漏水位置预测方法。本发明的漏水管理系统包括：检测部(100‑N)，其设置在配管上，获取并检测无线RF和振动声波；管理服务器(200)，其学习根据时间变化的振动声波的变化数据，输出配管的状态信息和振动声波的位置信息；以及终端(300)，其根据配管的状态信息和振动声波的位置信息，在视觉上提供探测标识。本发明的漏水位置预测方法包括：学习收集到的漏水数据而获取漏水模型的步骤(S100)；从检测部接收无线RF和振动声波的步骤(S200)；利用漏水模型，根据接收的振动声波输出配管的状态信息的步骤(S300)；以及根据接收的无线RF和振动声波输出振动声波的位置信息的步骤(S400)。
Description
技术领域
本发明涉及根据检测出的振动声波预测漏水位置的漏水管理系统及漏水位置预测方法。
背景技术
随着生活水平的提高，用水量逐年增加。用于供水的自来水管一般埋设在地下，埋设的自来水管由于冲击、老化等多种因素而产生漏水。尽管已经为寻找漏水产生地点而进行了许多努力和研究，但要准确地找到漏水产生地点并非易事。
作为寻找漏水地点的方法，有声学探测法、相关探测法等。相关探测法是通过在自来水管两侧设置声学传感器并计算从两侧传感器检测到的漏水音到达的时间差来寻找漏水地点的方法。
但是，由于自来水管的材质、自来水管中的水量、自来水管周围的泥土状态、自来水管的连接口等多种因素，漏水音的传播速度存在差异，因此很难找到准确的漏水地点。
〈现有技术文献〉
(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2010-0014046号，自来水供水管漏水嫌疑区间检测器及漏水嫌疑区间检测系统
(专利文献2)韩国授权专利公报第10-1454288号，漏水探测系统
(专利文献3)韩国授权专利公报第10-1563279号，基于在配管的各区间测量的弹性波速度的漏水位置探测方法及漏水位置探测系统
(专利文献4)韩国公开专利公报第10-2011-0032272号，漏水探测装置及方法
发明内容
本发明的目的在于提供一种漏水管理系统和漏水位置预测方法，其学习根据时间变化的振动声波的变化，并利用根据学习的漏水模型探测漏水位置或漏水可能位置。
另外，本发明的目的在于提供一种漏水管理系统和漏水位置预测方法，其能够检测从配管传送的异常振动声波并探测该振动声波的产生地点。
另外，本发明的目的在于提供一种漏水管理系统和漏水位置预测方法，其利用无线RF的延迟时间，使彼此间隔设置的传感器的振动声波检测时间点同步化，可以消除从振动声波的检测时间点到漏水位置计算为止可能产生的时间误差。
本发明要解决的技术问题不限于上述技术问题。本发明所属领域的普通技术人员将从下面的记载中清楚地理解未提及的其他技术问题。
根据本发明的漏水管理系统包括：检测部100-N，其设置在配管上，获取并检测无线RF和振动声波；管理服务器200，其学习根据时间变化的振动声波的变化数据，输出配管的状态信息和振动声波的位置信息；以及终端300，其根据所述配管的状态信息和振动声波的位置信息，在视觉上提供探测标识。
作为一个实施例，根据时间变化的振动声波的变化数据是根据配管的漏水的振动声波的信号变化数据。
作为一个实施例，管理服务器在脱离漏水振动频带时，作为状态信息生成漏水可能信号。
根据本发明的管理服务器200包括：漏水学习模块210，其根据收集到的漏水数据获取漏水模型；信号分析模块220，其输入从检测部100-N传送的振动声波，利用漏水模型输出配管的状态信息；以及坐标计算模块230，其输入从检测部100-N传送的无线RF和振动声波，计算振动声波的产生位置后，输出振动声波的位置信息。
根据本发明的漏水位置探测方法包括：学习收集到的漏水数据而获取漏水模型的步骤S100；从检测部接收无线RF和振动声波的步骤S200；利用漏水模型，根据接收的振动声波输出配管的状态信息的步骤S300；以及根据接收的无线RF和振动声波输出振动声波的位置信息的步骤S400。
作为一个实施例，收集到的漏水数据是根据配管的漏水的振动声波的信号变化数据。
根据本发明的获取漏水模型的步骤S100包括：输入收集到的漏水数据的步骤S110；学习漏水数据而获取漏水模型的步骤S120；以及储存获取的漏水模型的步骤S130。
作为一个实施例，漏水模型根据学习具有表示由于漏水而产生的振动声波的频率区域范围的漏水振动频带。
作为一个实施例，配管的状态信息和振动声波的位置信息被传送至终端，在终端的画面上显示出漏水标识或漏水可能标识。
发明的效果
根据本发明，学习根据时间变化的振动声波的变化数据，并利用根据学习的漏水模型预测配管的漏水状态或漏水可能状态。
根据本发明，从配管中检测出异常的振动声波，根据振动声波的变化，可以预测配管的漏水可能地点。
根据本发明，利用无线RF的延迟时间，使彼此间隔设置的传感器的振动声波检测时间点同步化，可以消除从振动声波的检测时间点到漏水位置计算为止可能产生的时间误差。
根据本发明，现场工作人员看到终端的配管地图画面上显示的探测标识，很容易知道配管的漏水可能位置。
附图说明
图1是表示根据本发明的一个实施例的漏水管理系统的图。
图2是表示根据本发明的漏水位置预测方法的流程图。
图3是表示根据本发明的漏水模型的学习方法的流程图。
图4是表示根据本发明的获取振动声波的位置信息的方法的流程图。
图5是表示在配管上设置检测部的示意图。
图6是对根据本发明的同步化第1振动声波和第2振动声波的方法进行说明的图。
〈附图标记的说明〉
100-N：检测部
110-N：传感器
120-N：RF接收模块
130-N：(检测部的)通信模块
200：管理服务器
210：漏水学习模块
220：信号分析模块
230：坐标计算模块
240：(管理服务器的)通信模块
300：终端
PW：配管
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。在实施例中使用的“部”、“模块”、“装置”、“终端”、“服务器”、“系统”等用语可以是硬件和软件相组合的配置。硬件可以是包括CPU或其他处理器(processor)的数据处理器，软件可以指硬件中运行的线程(thread of execution)、程序(program)等。
图1是表示根据本发明的一个实施例的漏水管理系统的图。
根据本发明的一个实施例的漏水管理系统包括：检测部100-N，其设置在配管上，获取并检测无线RF和振动声波；管理服务器200，其学习根据时间变化的漏水振动声波的变化数据，并输出配管的状态信息和振动声波的位置信息；以及终端300，根据上述配管的状态信息和振动声波的位置信息，在视觉上提供探测标识。
作为实施例，根据时间变化的漏水振动声波的变化数据可以是根据配管的漏水的振动声波的变化数据、根据配管的材质的漏水振动声波的变化数据中的至少一个。
检测部100-N、管理服务器200、终端300之间的信号和数据可以通过使用电缆的有线通信、无线通信、3G、4G或其他通信方式传送。作为实施例，有线和无线通信可以是从由LAN、GSM、WCDMA、CDMA、Bluetooth、Zigbee、Wi-Fi、VoIP、LTE等组成的组中选择的一种或一种以上的通信方式，并且不局限于这些通信方式。
检测部100-N设置在配管上，N是自然数。流体可以在配管中移动，流体可以是气体或液体。在本发明中，假设配管为自来水管，流体为水(water)。
在配管上的相隔预定距离的位置处设置多个检测部100-N。检测部可以包括检测出振动声波的传感器110-N、获取无线RF(radio frequency)的RF接收模块120-N以及将振动声波和无线RF传送至管理服务器的通信模块130-N。
作为一个实施例，可以在配管PW上的相隔预定距离的位置设置第1检测部和第2检测部，第1传感器和第2传感器可以检测出在第1检测部和第2检测部之间产生的振动声波。
RF接收模块120-N获取无线RF。无线RF可以是AM广播信号或FM广播信号。如在下面所述，无线RF是为了振动声波的同步化而使用的。
管理服务器200可以是包括信号数据处理器和通信模块的计算机装置。管理服务器可以连接鼠标、键盘等输入装置，管理服务器还可以连接显示器、打印机等输出装置。
管理服务器根据收集到的漏水数据学习漏水模型。这种漏水模型的学习可以利用神经网络(neural network)进行。
另外，管理服务器利用漏水模型根据输入的振动声波输出配管的状态信息。另外，管理服务器根据输入的无线RF和振动声波输出振动声波的位置信息。
根据本发明的管理服务器200包括漏水学习模块210、信号分析模块220、坐标计算模块230以及通信模块240。
漏水学习模块210获取漏水模型。漏水学习模块根据收集到的漏水数据学习和更新漏水模型。此时，收集到的漏水数据可以是根据时间变化的漏水振动声波的变化数据。作为一个实施例，收集到的漏水数据可以是由于配管的漏水而产生的振动声波的变化数据、根据配管的材质的漏水振动声波的变化数据中的至少一个。
漏水模型根据学习，具有漏水振动声波范围，即漏水振动频带。此时，漏水振动频带可以是由于配管的漏水而产生的振动声波的频率区域范围。
作为一个实施例，由于漏水而产生的漏水振动声波可以是根据材质等而具有预定的频带的振动声波的频率区域范围。
信号分析模块220接收从检测部100-N传送的振动声波，利用漏水模型输出配管的状态信息。此时，配管的状态信息可以是漏水信号或漏水可能信号。
信号分析模块根据输入的振动声波输出配管的状态信息。上述状态信息可以是漏水信号或漏水可能信号。
作为一个实施例，当输入的振动声波在漏水振动频带以内时，可以输出漏水信号，当输入的振动声波脱离漏水振动频带时，可以输出漏水可能信号。在这里，脱离漏水振动频带的振动频率可以是脱离由于漏水而产生的振动频带的配管的连接部件老化、配管的腐蚀导致的振动频率等。
利用上述漏水模型的振动声波的分析可通过快速傅里叶变换(fast fouriertransform)进行，可通过振动声波的频率中包含的第2谐波、第3谐波进行。
坐标计算模块230输入从检测部100-N传送的无线RF和振动声波，计算振动声波的产生位置后，输出振动声波的位置信息。在此，位置信息可以是产生振动声波的位置的坐标数据。
作为一个实施例，坐标计算模块可以基于无线RF对振动声波进行排列，并计算排列的振动声波的到达时间差，从而计算振动声波的产生位置。
通信模块240将配管的状态信息和振动声波的位置信息输出至终端。
终端300可以是现场工作人员携带的装置。终端300从管理服务器200接收配管的状态信息和振动声波的位置信息，并向现场工作人员提供漏水位置。终端可以包括GPS模块、地图信息模块、显示模块以及通信模块。
作为一个实例，在终端的显示画面中，可以与地图重叠地显示配管线，在配管线的至少一处可以在视觉上显示探测标识。上述探测标识可以是漏水标识或漏水可能标识。
下面，对利用根据本发明的漏水管理系统的漏水位置预测方法进行说明。
图2是表示根据本发明的漏水位置预测方法的流程图。
根据本发明的漏水位置预测方法包括：学习收集到的漏水数据，获取漏水模型的步骤S100；从检测部接收无线RF和振动声波的步骤S200；利用漏水模型，根据接收的振动声波输出配管的状态信息的步骤S300；以及根据接收的无线RF和振动声波输出振动声波的位置信息的步骤S400。
在步骤S100，学习收集到的漏水数据，获取漏水模型。作为一个实施例，漏水数据可以是根据时间变化的漏水振动声波的变化数据、根据配管的材质的漏水振动声波的变化数据。
在步骤S200，从检测部接收无线RF及振动声波。作为一个实施例，无线RF可以是AM信号或FM信号。
另一方面，传送的振动声波被输入至信号分析模块和坐标计算模块，无线RF被输入至坐标计算模块。
在步骤S300，信号分析模块输出配管的状态信息。信号分析模块利用学习的漏水模型，根据输入的振动声波输出配管的状态信息。作为一个实施例，配管的状态信息可以是漏水信号或漏水可能信号。
信号分析模块，当输入的振动声波在学习的漏水模型的漏水振动频带以内时，输出漏水信号，当输入的振动声波脱离学习的漏水模型的漏水振动频带时，输出漏水可能信号。
在步骤S400，坐标计算模块输出振动声波的位置信息。坐标计算模块根据输入的无线RF和振动声波计算振动声波的位置信息。作为一个实施例，振动声波的位置信息可以是产生振动声波的位置的坐标数据。
作为其他实施例，步骤S300和步骤S400可以同时处理，处理的经过可以传送至终端。
此后，配管的状态信息和振动声波的位置信息将被传送至终端。在终端的画面中，可以显示与配管线重叠的地图图像，在配管线的至少一处可以显示探测标识。
作为一个实施例，探测标识可以是漏水标识或漏水可能标识，漏水标识可以是正在产生漏水的标识，漏水可能标识可以是配管的表面腐蚀的标识。
携带终端的工作人员看到终端的画面上显示的探测标识，可以在视觉上确认该地点是否产生漏水以及是否有可能产生漏水。
下面，对根据本发明的漏水学习模块中进行的漏水模型的学习进行说明。
图3是表示根据本发明的漏水模型的学习方法的流程图。
根据本发明的一个实施例的漏水模型的学习方法的各个步骤都是在漏水学习模块中进行，但根据实施例，可以在另外的装置中进行处理，并将处理结果传送至管理服务器。
根据本发明的漏水模型的学习方法包括：输入收集到的漏水数据的步骤S110；学习漏水数据而获取漏水模型的步骤S120；以及储存获取的漏水模型的步骤S130。
在步骤S110，漏水学习模块输入收集到的漏水数据。漏水数据可以储存在与漏水学习模块连接的学习模块存储空间中，也可以储存在漏水探测服务器的存储空间中。
收集到的漏水数据可以是根据时间变化的漏水振动声波的变化数据。例如，收集到的漏水数据可以是由于配管的漏水而产生的漏水振动声波的变化数据、根据配管的材质的漏水振动声波的变化数据中的至少一个。
在步骤S120，漏水学习模块通过学习收集到的漏水数据而获取漏水模型。
作为一个实施例，通过学习，漏水模型获取漏水振动频带。在此，漏水振动频带可以是由于配管的漏水而产生的振动声波的频率区域范围。
在步骤S130，漏水学习模块储存获取的漏水模型。作为一个实施例，学习的漏水模型可以储存在与漏水学习模块连接的学习模块存储空间中，也可以储存在漏水管理服务器的存储空间中。
下面，对在根据本发明的坐标计算模块中获取振动声波的位置信息的方法进行说明。
图4是表示根据本发明的获取振动声波的位置信息的方法的流程图。
根据本发明的实施例的获取振动声波的位置信息的方法包括：输入无线RF和振动声波的步骤S410；检测出无线RF的延迟时间，并通过检测出的延迟时间对振动声波进行排列而同步化振动声波的步骤S420；根据同步化的振动声波计算到达时间差并计算出坐标数据的步骤S430。
图5是表示在配管上设置检测部的示意图。
如图5所示，第1检测部100-1和第2检测部100-2隔开预定的间隔D设置在配管上。附图标记LP表示振动声波的产生位置。
根据本发明的检测部的RF接收模块获取无线RF。另外，检测部的传感器检测出传送至配管PW的振动声波。
作为一个实施例，第1检测部的第1RF接收模块和第2检测部的第2RF接收模块分别获取第1无线RF和第2无线RF。另外，第1检测部的第1传感器和第2检测部的第2传感器分别检测出第1振动声波和第2振动声波。
接着，第1检测部和第2检测部将第1无线RF、第2无线RF、第1振动声波以及第2振动声波传送至管理服务器。
作为一个实施例，第1检测部的第1通信模块将第1无线RF和第1振动声波传送至管理服务器，第2检测部的第2通信模块将第2无线RF和第2振动声波传送至管理服务器。
在步骤S410，坐标计算模块输入第1无线RF、第2无线RF、第1振动声波以及第2振动声波。
在步骤S420，检测出从第1检测部和第2检测部传送的第1无线RF和第2无线RF之间的延迟时间，基于检测出的延迟时间，对第1振动声波和第2振动声波进行排列而同步化第1振动声波和第2振动声波。
图6是对根据本发明的同步化第1振动声波和第2振动声波的方法进行说明的图。
图6(a)表示了第1检测部获取的无线RF(RF-1)和振动声波LF-1，图6(b)表示了第2检测部获取的无线RF(RF-2)和振动声波LF-2。
首先，参照图6的①，对无线RF(RF-1，RF-2)进行比较，检测出延迟时间Δt。上述延迟时间Δt可以利用互相关(Cross Correlation)检测。
接着，参照②，将检测出的延迟时间设定为校正值，排列振动声波。图6(c)示出了使用作为校正值的延迟时间Δt排列振动声波LF-2。通过对振动声波LF-2进行延迟时间即校正值的校正，第1振动声波LF-1和第2振动声波LF-2可以作为在同一时间点检测出的振动声波使用。
可以根据经过这样的过程同步化的振动声波获取到达时间差Td。到达时间差显示在③中。
在步骤S430，根据到达时间差获取产生振动声波的位置信息。
基于第1振动声波LF-1和第2振动声波LF-2的到达时间差Td，获取在配管中产生振动声波的位置信息即坐标数据。获取这样的坐标数据的方法可以通过已知的计算方式或获取方式进行。
根据本发明的实施例的漏水管理方法的操作，可以至少部分地在计算机程序中实现并且记录在计算机可读记录介质中。作为实施例，记录介质包括存储有计算机可读数据的任何类型的记录装置。
作为一个实施例，计算机可读记录介质的示例可以是ROM、RAM、HDD、SDD、光学数据存储装置、云等，并且存储在计算机可读记录介质中的程序可以分散在利用网络连接的计算机系统中执行。
在上面，通过具体的实施例对本发明进行了详细的说明，但本发明不限于上述实施例，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的技术思想的范围内能够进行各种变形。
Claims (5)
1.一种漏水管理系统，其特征在于，包括：
检测部(100-N)，其设置在配管上，获取并检测无线RF和振动声波；
管理服务器(200)，其学习根据时间变化的漏水振动声波的变化数据，输出配管的状态信息和振动声波的位置信息；以及
终端(300)，其根据所述配管的状态信息和振动声波的位置信息，在视觉上提供探测标识，
所述根据时间变化的振动声波的变化数据是根据配管的漏水的振动声波的变化数据，
所述管理服务器在脱离漏水振动频带时，作为状态信息生成漏水可能信号。
2.根据权利要求1所述的漏水管理系统，其特征在于，所述管理服务器(200)包括：
漏水学习模块(210)，其根据收集到的漏水数据获取漏水模型；
信号分析模块(220)，其输入从检测部(100-N)传送的振动声波，利用漏水模型输出配管的状态信息；以及
坐标计算模块(230)，其输入从检测部(100-N)传送的无线RF和振动声波，计算振动声波的产生位置后，输出振动声波的位置信息。
3.一种漏水位置预测方法，其特征在于，包括：
学习收集到的漏水数据而获取漏水模型的步骤(S100)；
从检测部接收无线RF和振动声波的步骤(S200)；
利用漏水模型，根据接收的振动声波输出配管的状态信息的步骤(S300)；以及
根据接收的无线RF和振动声波输出振动声波的位置信息的步骤(S400)，
所述收集到的漏水数据是根据配管的漏水的振动声波的变化数据，
管理服务器在脱离漏水振动频带时，作为状态信息生成漏水可能信号。
4.根据权利要求3所述的漏水位置探测方法，其特征在于，获取所述漏水模型的步骤(S100)包括：
输入收集到的漏水数据的步骤(S110)；
学习漏水数据而获取漏水模型的步骤(S120)；以及
储存获取的漏水模型的步骤(S130)，
所述漏水模型具有表示由于漏水而产生的振动声波的频率区域范围的漏水振动频带。
5.根据权利要求3所述的漏水位置探测方法，其特征在于，
所述配管的状态信息和振动声波的位置信息被传送至终端，在终端的画面上显示出表示漏水标识或漏水可能标识的探测标识。
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