CN116928609B - 一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统，属于安全监测技术领域，其方法包括：采集输水管道每个预设位置处的声波信号进行信号分解，得到对应的振荡分量；基于每个声波信号的振荡分量进行处理，获得所有声波信号对应的有效信号分量；基于有效信号分量的波形判断是否出现泄漏；基于输水管道首尾端的有效信号分量计算输水管道泄漏位置；基于输水管道中不同预设位置处水流量，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；基于水量泄漏情况对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。本发明解决了传统水量计量方法未对对泄漏水量监测的缺陷，实现了对泄漏情况监测更及时，对实际用水量更精确地计量。
Description
技术领域
本发明涉及安全监测技术领域，特别涉及一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统。
背景技术
目前，利用现代微电子技术、现代传感技术对用水量进行计量的新型水量计量方法走进了千家万户，极大的方便了群众的生活。这些新型水量计量方法与传统水量计量方法相比，在检测速度、检测精度方面有一个很大的进步。
但是，这些新型水量计量方法未考虑是否存在泄漏情况，未对对泄漏水量监测，进而导致水量计量方法计算出的实际用水量存在巨大误差。例如公开号为“CN111220228A”、专利名称为“一种水量计量方法及系统”，其方法包括以下步骤：本发明提供了一种水量计量系统，所述系统包括：流量传感器、无线网络模块、计算模块、阀门和水流发电机；所述水流发电机，用于为所述流量传感器、所述无线网络模块和所述计算模块提供工作电压；所述流量传感器，用于采集水流量；所述计算模块，用于接收所采集到的水流量，并根据该水表账号所对应的账户费用信息确定该水表账户所对应的可用水量，并根据该水表账号所对应的联系方式进行推送至指定缴费平台；所述阀门，用于接收所述计算模块发送的控制信号，控制所述阀门的开关状态。以及提供了一种水量计量方法。应用本发明实施例，实现水表数据的实时上传和数据的实时发送，此外本系统还可以实现用户的远程支付充值且费用实时到账。但是该专利存在未考虑是否存在泄漏情况，未对对泄漏水量监测问题。
因此，本发明提出了一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统，用以实现对泄漏情况及时监测，以及对实际用水量更精确的计量。
发明内容
本发明提供一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统，用以 基于对在输水管道的管壁上采集的声波信号的有效信号分量的提取，判断出水输水管道是否存在泄漏，并确定出泄漏位置，并进一步地基于泄漏位置确定出泄漏水量，基于泄漏水量对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。实现了对泄漏情况监测更及时，对实际用水量更精确地计量。
本发明提供一种物联网远传水表的水量计量方法，包括：
S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S101：基于预设周期对输水管道的管壁上每个预设位置处的声波信号进行采集，获得所有预设位置处预设时长的声波信号；
S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S1021：将每个预设位置处获取的预设时长的声波信号拟合成声波信号曲线，并提取出声波信号曲线中的所有极大值点和极小值点；
S1022：将当前的声波信号曲线中的所有极大值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的上包络线，将当前的声波信号曲线中的所有极小值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的下包络线；
S1023：将上包络线与下包络线在同一时刻的数值的均值当作对应时刻的包络线均值，将当前的声波信号曲线在每个时刻的幅度与对应时刻的包络线均值的差值，当作本次减幅过程中当前的声波信号在对应时刻的减幅后的幅度，基于在所有时刻的降幅后的幅度拟合出当前的声波信号的降幅信号；
S1024：将最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，并基于最新的声波信号曲线循环执行S1021至S1023，直至本次获得的降幅信号和上一次获得的降幅信号的幅值差小于预设值时，则停止循环，并基于最初的声波信号与最新获得的降幅信号在每个时刻的幅度之差，拟合出当前的声波信号的第一个振荡分量；
S1025：将步骤S1024最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，循环执行S1021至S1024，获得新的振荡分量，并确定出当前确定出的声波信号的所有振荡分量在相同时刻的幅度之和作为对应时刻的振荡幅度，基于最初的声波信号中每个时刻的幅度与对应时刻的振荡幅度之差拟合出非振荡波形，直至最新确定出的非振荡波形中只存在一个极值时，则停止循环，并获得当前声波信号的所有振荡分量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
S201：将单个声波信号的第一振荡分量与第二振荡分量进行叠加，获得第一叠加信号，将单个声波信号的第一振荡分量、第二振荡分量、第三振荡分量进行叠加，获得第二叠加信号，把单个声波信号的振荡分量继续进行递增叠加，直至叠加信号为每个声波信号的所有叠加信号；
S202：计算出每个声波信号与对应的每个叠加信号的波形相似度，并将波形相似度大于预设值的叠加信号，当作待测叠加信号；
S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
基于待测叠加信号在的幅值和对应的声波信号的幅值，计算出待测叠加信号的降噪有效值：
；
其中，为待测叠加信号的降噪有效值，lg为以10为底的对数，W(t)为待测叠加信号的幅值，Q(t)为当前声波信号的幅值；
将当前声波信号中不存在且最大降噪有效值的待测叠加信号中不存在的振荡分量，当作须筛除的振荡分量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏，包括：
S301：判断所有预设位置处的声波信号对应的有效信号分量是否出现波形突变，获得判断结果；
S302：基于判断结果判断出是否出现管道泄漏。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，包括：
S401：当判定输水管道出现泄漏时，确定出有效信号分量最先发生波形突变的两个预设位置；
S402：获取在两个预设位置采集的声波信号的有效信号分量；
S403：基于两个预设位置获取的声波信号的有效信号分量中发生波形突变的时间差计算泄漏位置与两个预设位置的距离，结合预设位置与区域水网输水管道首端的距离，确定出泄漏位置。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，包括：
S501：分别获取位于泄漏位置每侧的三个流量传感器的流量数据；
S502：基于流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置，对分别设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据进行组合 获得三组流量数据；
S503：将每组流量传感器的流量数据的差值与发生泄漏到当前时刻为止的时间的乘积当作对应组流量传感器的测量泄漏量，将三个测量泄漏量中与泄漏位置的距离最远和第二远的两组流量传感器对应的泄漏量进行求差，将求差结果与三个泄漏量中与泄漏位置距离最近的一组流量传感器对应的泄漏量进行相加，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量。
优选的，物联网远传水表的水量计量方法，S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，包括：
S601：采集区域水网的总供水端口的所有物联网远传水表的供水量检测值；
S602：将所有物联网远传水表的供水量检测值之和与所有输水管道泄露位置的泄漏水量的差值，当作区域水网实际用水量。
本发明提出一种物联网远传水表的水量计量系统，用于执行实施例1至9任一中所述的物联网远传水表的水量计量方法，包括：
信号采集分解模块，用于采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
分量筛除模块，用于基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
判断模块，用于基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
位置确定模块，用于当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
泄漏水量计算模块，用于基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
远传水表校正模块，用于基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种物联网远传水表的水量计量方法流程图；
图2为本发明实施例中流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置示意图；
图3为本发明实施例中一种物联网远传水表的水量计量系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本发明提供了一种物联网远传水表的水量计量方法，参考图1，包括：
S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。
该实施例中，预设位置为输水管道每隔100米预先设置的采集位置。
该实施例中，预设时长为预先设置的采集声波的时长，例如10秒。
该实施例中，声波信号为由选用压电式加速度传感器测量的输水管道的外管壁传递的声波振动信号。
该实施例中，振荡分量为对声波信号进行分解获得的波形的分量。
该实施例中，信号分解为将声波信号在时间下按幅度分解为多个振荡分量之和，多个振荡分量能在保存声波信号信息的同时最大程度对声波信号进行还原。
该实施例中，待测叠加信号为波形相似度大于预设值的叠加信号，叠加信号为声波信号的两个或多个振荡分量叠加而成的信号。
该实施例中，须筛除的振荡分量为声波信号中的杂波与噪声的分量。
该实施例中，有效信号分量为声波信号去除杂波与噪声分量的剩余分量，能最大程度反映声波信号的信息。
该实施例中，有效信号分量的波形为有效信号关于时间和幅度的波形图，当波形图出现波形突变说明出现泄漏。
该实施例中，不同位置为有效信号分量先发生波形突变的两个预设位置。
该实施例中，波形突变的时间差为不同位置的声波信号的有效信号分量的波形图中出现波形突变的时间间隔。
该实施例中，输水管道泄漏位置为泄漏位置与区域水网输水管道首端的距离，从而确定出泄漏位置的具体方位。
该实施例中，流量数据为基于流量传感器获得的流量传感器设置位置处（在预设时间内的）的实时流量值。
该实施例中，泄漏水量为从泄漏位置处泄漏的水量。
该实施例中，物联网远传水表检测值为区域水网的总供水端口的水量。
该实施例中，校正为区域水网的总供水量去除泄漏水量，从而获得被供水区域的实际用水量。
以上技术的有益效果为：可以更快地对输水管道的管壁上预设位置处预设时长的声波信号进行信号的分解，获得声波信号对应的振荡分量，根据振荡分量对声波中的噪声和杂波进行筛除，更加方便，去噪滤波步骤更少，得到能最大程度反映声波信号的信息的有效信号分量，通过对有效信号分量波形的分析确定是否出现泄漏，速度更快，泄漏情况监测更及时，基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，对泄漏位置的定位更加准确，基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，对泄漏水量的计算更加精确，基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，更为精准地对水量进行计量。
实施例2：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S101：基于预设周期对输水管道的管壁上每个预设位置处的声波信号进行采集，获得所有预设位置处预设时长的声波信号；
S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量。
该实施例中，预设周期为预先设置的对声波信号进行采集的周期，例如1分钟、2分钟。
以上技术的有益效果为：完成对水水管道的管壁上多个预设位置处的声波信号的采集和信号分解。
实施例3：在实施例2的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S1021：将每个预设位置处获取的预设时长的声波信号拟合成声波信号曲线，并提取出声波信号曲线中的所有极大值点和极小值点；
S1022：将当前的声波信号曲线中的所有极大值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的上包络线，将当前的声波信号曲线中的所有极小值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的下包络线；
S1023：将上包络线与下包络线在同一时刻的数值的均值当作对应时刻的包络线均值，将当前的声波信号曲线在每个时刻的幅度与对应时刻的包络线均值的差值，当作本次减幅过程中当前的声波信号在对应时刻的减幅后的幅度，基于在所有时刻的降幅后的幅度拟合出当前的声波信号的降幅信号；
S1024：将最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，并基于最新的声波信号曲线循环执行S1021至S1023，直至本次获得的降幅信号和上一次获得的降幅信号的幅值差小于预设值时，则停止循环，并基于最初的声波信号与最新获得的降幅信号在每个时刻的幅度之差，拟合出当前的声波信号的第一个振荡分量；
S1025：将步骤S1024最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，循环执行S1021至S1024，获得新的振荡分量，并确定出当前确定出的声波信号的所有振荡分量在相同时刻的幅度之和作为对应时刻的振荡幅度，基于最初的声波信号中每个时刻的幅度与对应时刻的振荡幅度之差拟合出非振荡波形，直至最新确定出的非振荡波形中只存在一个极值时，则停止循环，并获得当前声波信号的所有振荡分量。
该实施例中，声波信号曲线的横轴为时间，纵轴为幅度的声波曲线。
该实施例中，包络线拟合为基于现有的三次样条插值法对声波曲线上的极大值点或极小值点进行插值获得连续曲线，且连续曲线在极大值或极小值点处与声波曲线相切。
该实施例中，上包络线为对声波曲线上的极大值点进行包络线拟合获得的连续曲线，且连续曲线在极大值处与声波曲线相切。
该实施例中，下包络线为对声波曲线上的极小值点进行包络线拟合获得的连续曲线，且连续曲线在极小值处与声波曲线相切。
该实施例中，幅度为声波信号曲线或降幅信号等其他信号在某个时刻的数值。
该实施例中，所有时刻的降幅后的幅度为在预设时长内的整个声波信号减幅后的幅度。
该实施例中，降幅信号为根据所有时刻的降幅后的幅度的值相连获得的信号曲线。
该实施例中，预设值为预设的用于与降幅信号的幅值差进行比较的幅值差比较值。
该实施例中，非振荡波形为基于最初的声波信号中每个时刻的幅度与对应时刻的振荡幅度之差拟合出的波形。
以上技术的有益效果为：对声波信号进行信号的分解步骤更为简单，获得更多地声波信号对应的振荡分量，信号分解后的残余更少，分解后的多个振荡分量能最大程度的保留声波信号的信息。
实施例4：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
S201：将单个声波信号的第一振荡分量与第二振荡分量进行叠加，获得第一叠加信号，将单个声波信号的第一振荡分量、第二振荡分量、第三振荡分量进行叠加，获得第二叠加信号，把单个声波信号的振荡分量继续进行递增叠加，直至叠加信号为每个声波信号的所有叠加信号；
S202：计算出每个声波信号与对应的每个叠加信号的波形相似度，并将波形相似度大于预设值的叠加信号，当作待测叠加信号；
S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量。
该实施例中，第一振荡分量、第二振荡分量、第三振荡分量……依次为按照被确定出的顺序确定出的声波信号的多个振荡分量。
该实施例中，叠加为对多个振荡分量按时刻进行幅度的算数加减，然后根据所有时刻的幅度算数加减结果进行信号的拟合，获得叠加信号。
该实施例中，波形相似度是基于现有的皮尔逊相关系数求得声波信号与叠加信号的波形相似程度，波形相似度越大，则声波信号与叠加信号之间的差异程度越小。
该实施例中，降噪有效值表示叠加信号对声波信号的降噪程度大小，降噪有效值越大，表示降噪效果越好。
以上技术的有益效果为：根据对同一声波信号的所有振荡分量的不同数量的叠加，获得多个叠加信号，并通过叠加信号与声波信号的波形相似度，实现对叠加信号的进一步筛选，其次以筛选出的待测叠加信号的降噪有效值为筛选依据，实现对筛除声波中的噪声和杂波的精准去除，进而得到能最大程度反映声波信号的信息的有效信号分量。
实施例5：在实施例4的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
基于待测叠加信号在的幅值和对应的声波信号的幅值，计算出待测叠加信号的降噪有效值：
；
其中，为待测叠加信号的降噪有效值，lg为以10为底的对数，W(t)为待测叠加信号的幅值，Q(t)为当前声波信号的幅值；
将当前声波信号中存在且最大降噪有效值的待测叠加信号中不存在的振荡分量，当作须筛除的振荡分量。
以上技术的有益效果为：基于上述公式计算出的降噪有效值，可以更快更精确地获得须筛除的振荡分量，对声波信号中噪声和杂波进行精确的去除，减少声波信号在去噪过程中的损耗。
实施例6：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏，包括：
S301：判断所有预设位置处的声波信号对应的有效信号分量是否出现波形突变，获得判断结果；
S302：基于判断结果判断出是否出现管道泄漏。
该实施例中，波形突变为在基于时间与幅度的波形图中，随着时间的变化幅度发生突变的情况，例如信号在某个时间点或某个时间段内出现了明显的变化（当前时刻的幅度与前一时刻的幅度差值超出阈值），与之前的信号状态相比产生了明显的不同。
该实施例中，判断结果为出现波形突变和不出现波形突变，当出现波形突变则判断出现了管道泄漏，当不出现波形突变则判断没有出现管道泄漏。
以上技术的有益效果为：通过对有效信号分量波形的分析确定是否出现泄漏，速度更快，泄漏情况监测更及时。
实施例7：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，包括：
S401：当判定输水管道出现泄漏时，确定出有效信号分量最先发生波形突变的两个预设位置；
S402：获取在两个预设位置采集的声波信号的有效信号分量；
S403：基于两个预设位置获取的声波信号的有效信号分量中发生波形突变的时间差计算泄漏位置与两个预设位置的距离，结合预设位置与区域水网输水管道首端的距离，确定出泄漏位置。
该实施例中，基于两个预设位置获取的声波信号的有效信号分量中发生波形突变的时间差计算泄漏位置与两个预设位置的距离包括：
确定出波形突变时间差与声波在管道壁上传播速度的乘积，再计算出将两个预设位置的距离与该乘积的差值，将差值除以2就是泄漏位置与两个预设位置中处于上游位置的预设位置的距离。
以上技术的有益效果为：基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，对泄漏位置的定位更加准确。
实施例8：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，参考图2，包括：
S501：分别获取位于泄漏位置每侧的三个流量传感器的流量数据；
S502：基于流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置，对分别设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据进行组合 获得三组流量数据；
S503：将每组流量传感器的流量数据的差值与发生泄漏到当前时刻为止的时间的乘积当作对应组流量传感器的测量泄漏量，将三个测量泄漏量中与泄漏位置的距离最远和第二远的两组流量传感器对应的泄漏量进行求差，将求差结果与三个泄漏量中与泄漏位置距离最近的一组流量传感器对应的泄漏量进行相加，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量。
该实施例中，基于流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置，对分别设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据进行组合 获得三组流量数据，即为：
参考图2，分别将设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据：传感器a和传感器f的流量数据组合为一组流量数据、传感器b和传感器e的流量数据组合为一组流量数据、传感器c和传感器d的流量数据组合为一组流量数据，其中，M为泄漏位置。
以上技术的有益效果为：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，对泄漏水量的计算更加精确，减少了因为流量传感器自身测量的误差带来的泄漏水量计算误差。
实施例9：在实施例1的基础上，物联网远传水表的水量计量方法，S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，包括：
S601：采集区域水网的总供水端口的所有物联网远传水表的供水量检测值；
S602：将所有物联网远传水表的供水量检测值之和与所有输水管道泄露位置的泄漏水量的差值，当作区域水网实际用水量。
该实施例中，物联网远传水表由基表、无线通讯模块等部件组成，用窝峰窄带物联网，将采集到的流量数据，通过运营商基站传输到抄表平台，实现数据采集，远程控制，故障报警等功能。通过蓝牙可进行就近设置参数，控制、充值。
该实施例中，供水量检测值为采集区域水网的总供水端口的所有物联网远传水表的检测值，将其进行算数相加，获得的区域水网的总供水量。
以上技术的有益效果为：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，更为精准地对实际用水量进行计量。
实施例10：本发明提供了一种物联网远传水表的水量计量系统，用于执行实施例1至9中任一一种物联网远传水表的水量计量方法，参考图3，包括：
信号采集分解模块，用于采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
分量筛除模块，用于基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
判断模块，用于基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
位置确定模块，用于当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
泄漏水量计算模块，用于基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
远传水表校正模块，用于基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。
以上技术的有益效果为：可以更快地对输水管道的管壁上预设位置处预设时长的声波信号进行信号的分解，获得声波信号对应的振荡分量，根据对振荡分量的处理便能对筛除声波中的噪声和杂波，更加方便，去噪滤波步骤更少，得到能最大程度反映声波信号的信息的有效信号分量，通过对有效信号分量波形的分析确定是否出现泄漏，速度更快，泄漏情况监测更及时，基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，对泄漏位置的定位更加准确，基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，对泄漏水量的计算更加精确，基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，更为精准地对水量进行计量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种物联网远传水表的水量计量方法，其特征在于，包括：
S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量；
其中，步骤S1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S101：基于预设周期对输水管道的管壁上每个预设位置处的声波信号进行采集，获得所有预设位置处预设时长的声波信号；
S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量；
其中，步骤S102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量，包括：
S1021：将每个预设位置处获取的预设时长的声波信号拟合成声波信号曲线，并提取出声波信号曲线中的所有极大值点和极小值点；
S1022：将当前的声波信号曲线中的所有极大值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的上包络线，将当前的声波信号曲线中的所有极小值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的下包络线；
S1023：将上包络线与下包络线在同一时刻的数值的均值当作对应时刻的包络线均值，将当前的声波信号曲线在每个时刻的幅度与对应时刻的包络线均值的差值，当作本次减幅过程中当前的声波信号在对应时刻的减幅后的幅度，基于在所有时刻的降幅后的幅度拟合出当前的声波信号的降幅信号；
S1024：将最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，并基于最新的声波信号曲线循环执行S1021至S1023，直至本次获得的降幅信号和上一次获得的降幅信号的幅值差小于预设值时，则停止循环，并基于最初的声波信号与最新获得的降幅信号在每个时刻的幅度之差，拟合出当前的声波信号的第一个振荡分量；
S1025：将步骤S1024最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，循环执行S1021至S1024，获得新的振荡分量，并确定出当前确定出的声波信号的所有振荡分量在相同时刻的幅度之和作为对应时刻的振荡幅度，基于最初的声波信号中每个时刻的幅度与对应时刻的振荡幅度之差拟合出非振荡波形，直至最新确定出的非振荡波形中只存在一个极值时，则停止循环，并获得当前声波信号的所有振荡分量；
其中，步骤S2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的待测叠加信号组，基于待测叠加信号组获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
S201：将单个声波信号的第一振荡分量与第二振荡分量进行叠加，获得第一叠加信号，将单个声波信号的第一振荡分量、第二振荡分量、第三振荡分量进行叠加，获得第二叠加信号，把单个声波信号的振荡分量继续进行递增叠加，直至叠加信号为每个声波信号的所有叠加信号；
S202：计算出每个声波信号与对应的每个叠加信号的波形相似度，并将波形相似度大于预设值的叠加信号，当作待测叠加信号；
S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
其中，步骤S203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：
基于待测叠加信号在的幅值和对应的声波信号的幅值，计算出待测叠加信号的降噪有效值：
其中，δ为待测叠加信号的降噪有效值，lg为以10为底的对数，W(t)为待测叠加信号的幅值，Q(t)为当前声波信号的幅值；
将当前声波信号中不存在且最大降噪有效值的待测叠加信号中不存在的振荡分量，当作须筛除的振荡分量。
2.根据权利要求1所述的物联网远传水表的水量计量方法，其特征在于，S3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏，包括：
S301：判断所有预设位置处的声波信号对应的有效信号分量是否出现波形突变，获得判断结果；
S302：基于判断结果判断出是否出现管道泄漏。
3.根据权利要求1所述的物联网远传水表的水量计量方法，其特征在于，S4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，包括：
S401：当判定输水管道出现泄漏时，确定出有效信号分量最先发生波形突变的两个预设位置；
S402：获取在两个预设位置采集的声波信号的有效信号分量；
S403：基于两个预设位置获取的声波信号的有效信号分量中发生波形突变的时间差计算泄漏位置与两个预设位置的距离，结合预设位置与区域水网输水管道首端的距离，确定出泄漏位置。
4.根据权利要求1所述的物联网远传水表的水量计量方法，其特征在于，S5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，包括：
S501：分别获取位于泄漏位置每侧的三个流量传感器的流量数据；
S502：基于流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置，对分别设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据进行组合获得三组流量数据；
S503：将每组流量传感器的流量数据的差值与发生泄漏到当前时刻为止的时间的乘积当作对应组流量传感器的测量泄漏量，将三个测量泄漏量中与泄漏位置的距离最远和第二远的两组流量传感器对应的泄漏量进行求差，将求差结果与三个泄漏量中与泄漏位置距离最近的一组流量传感器对应的泄漏量进行相加，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量。
5.根据权利要求1所述的物联网远传水表的水量计量方法，其特征在于，S6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，包括：
S601：采集区域水网的总供水端口的所有物联网远传水表的供水量检测值；
S602：将所有物联网远传水表的供水量检测值之和与所有输水管道泄露位置的泄漏水量的差值，当作区域水网实际用水量。
6.一种物联网远传水表的水量计量系统，其特征在于，用于执行权利要求1至5中任一所述的一种物联网远传水表的水量计量方法，包括：
信号采集分解模块，用于采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；
分量筛除模块，用于基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；
判断模块，用于基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；
位置确定模块，用于当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；
泄漏水量计算模块，用于基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；
远传水表校正模块，用于基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。
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