DE102005033491A1

DE102005033491A1 - Verfahren zur Ortung von Leckgeräuschen

Info

Publication number: DE102005033491A1
Application number: DE200510033491
Authority: DE
Inventors: Harald Dr.-Ing. Schuberth
Original assignee: Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Current assignee: Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Orten und Erkennen von Leckgeräuschen in einer von einem Medium durchströmten Rohrleitung, wobei das aktuelle Leckgeräusch über einen akustischen Aufnehmer erfasst wird und die Eigenschaften des Geräusches errechnet werden. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Eigenschaften des aktuell erfassten Leckgeräusches der momentanen Messposition zugeordnet und im Gerät abgespeichert sind und die Geräuscheigenschaften der zugeordneten Messposition mehrerer Messorte miteinander verglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckortung, welches die Ausströmgeräusche eines Rohrlecks entweder direkt von der Leitung oder an der Bodenoberfläche aufnimmt, verstärkt und mittels verschiedener Verfahren der Signalverarbeitung auf bestimmte Eigenschaften untersucht, wobei aufgrund der Signaleigenschaften an verschiedenen Orten in der Nähe des Lecks auf die genaue Leckposition geschlossen werden kann.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Druckschrift DE 37 26 585 A1 bekannt geworden.

Bei diesem bekannten Verfahren wird die Verteilung des aktuell erfassten Leckgeräusches mit einer im Gerät gespeicherten Verteilung eines Referenz-Leckgeräusches verglichen, wobei das aktuelle Signal und das Referenzsignal vor dem Vergleich in gleicher Weise verarbeitet werden, und das bei annähender Übereinstimmung zwischen dem aktuellen Leckgeräusch und einem typischen Referenz-Leckgeräusch eine Leckmeldung erfolgt.

Die technische Lehre nach dem Stand der Technik ist mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehende Druckschrift DE 37 26 585 A1 offenbart, dass die Geräusche zunächst digitalisiert werden, das heißt für eine Zeit, welche zum Beispiel von der untersten interessierenden Frequenz abhängt wird die Zeitfunktion des Geräusches von einem Analog-Digitalwandler in digitale Werte umgesetzt wird. Das dann vorliegende digitalisierte Leckgeräusch wird mit den Methoden der Signalverarbeitung umgeformt und man berechnet zum Beispiel nach einer entsprechenden Fensterung mit einem FFT-Algorithmus das Spektrum oder eine andere individuelle Eigenschaft des aktuellen Geräusches. Hierbei sind auch andere in diesem Bereich übliche Verarbeitungsalgorithmen, wie zum Beispiel Cepstrum, vorgesehen.

In dieser zum Stand der Technik zählenden Erfindung wird demgemäss ein Leckortungssystem vorgeschlagen, dass allgemein Leckgeräusche einer von einem Medium durchströmten Rohrleitung aufnimmt, digitalisiert und typische Eigenarten des Geräusches bestimmt. Zur Identifizierung der Leckart wird das verarbeitete Signal mit im Gerät gespeicherten Referenzgeräuschen bekannter Lecks, die in gleicher Weise wie das aktuelle Leckgeräusch verarbeitet wurden, verglichen.

Hierbei ist vorgesehen, dass typische Umweltgeräusche von vorneherein ausgefiltert werden, so dass die dem aktuellen Leckgeräusch eventuell überlagerten Umweltgeräusche die vorgesehene Vergleichsbildung nicht stören. Der Signalvergleich kann die Zeitfunktion oder eine andere vorverarbeitete Funktion oder auch andere Frequenzanalysen aufweisen.

Mit diesem Verfahren ist demgemäss eine bevorzugte Ortung von Rohrschäden möglich, welche ein Verfahren zum Orten von Leckgeräuschen mit einem geringen Bedienungsaufwand unter verbesserten Ausschluss von Umweltgeräuschen möglich, wobei hierbei lediglich der Geräuschpegel zur Ortung eines Lecks in einem Rohrsystem bewertet wird.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das Orten von Leckgeräuschen nicht nur durch den Geräuschpegel, sondern ebenfalls durch die spektrale Zusammensetzung des an den verschiedenen Orten empfangenen Leckgeräuschs bewertet wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des aktuell erfassten Leckgeräusches der momentanen Messposition zugeordnet und im Gerät abgespeichert sind und die Geräuscheigenschaften der zugeordneten Messposition mehrerer Messorte miteinander verglichen werden.

Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zu Ortung von Leckgeräuschen vorgeschlagen, welches die Ausströmgeräusche eines Rohrlecks direkt von der Leitung oder an der Bodenoberfläche aufnimmt, verstärkt und mittels verschiedener Verfahren der Signalverarbeitung auf bestimmte Eigenschaften des Geräuschpegels und der spektralen Zusammensetzung des an verschiedenen Orten empfangenen Leckgeräusches bewertet.

Zur punktgenauen Ortung von Leckagen bei unter Druck stehenden Rohrleitungen konnte man bisher trotz des Einsatzes von Geräuschloggern und Korrelatoren auf die Verwendung von Bodenmikrophonen zum Erfassen des an der Leckstelle entstehenden Ausströmgeräusches nicht verzichten.

Durch mehrere Messungen entlang der im Boden verlegten Leitung wird jene Stelle ermittelt, an welcher das Geräusch eine maximale Lautstärke aufweist, um so auf den darunterliegenden Leckort zu schließen.

Zur Verbesserung der Messergebnisse ist der Einsatz von Frequenzfiltern für das Geräuschsignal ein häufig angewendetes Verfahren, um den Einfluss der Störsignale zu eliminieren.

Jedoch ist der Einfluss von Umgebungsgeräuschen (Verkehr oder Entnahmegeräusche) für eine pegelmässige Beurteilung relativ schwierig zu eliminieren und führt nur bedingt zum Erfolg.

Darüber hinaus ist jedoch festzustellen, dass sich mit zunehmender Annäherung an eine Leckage in einem Rohrleitungssystem neben einer Erhöhung des Geräuschpegels auch eine Zunahme der Signalanteile der höheren Frequenzen festzustellen ist.

Hier setzt nun der Gegenstand der Erfindung ein.

Wird das zu messende Geräuschspektrum in mehrere Frequenzabschnitte unterteilt, so weist der Abschnitt mit dem höchsten Pegel eine um so höhere Frequenz auf, je näher man sich der Leckage im Rohrleitungssystem annähert. Diese Eigenschaft wird zur Erhöhung der Treffsicherheit einer Leckage in einem Rohrleitungssystem im Zusammenhang mit dem Signalpegel verwendet.

Die Aufteilung des Signals in die einzelnen Frequenzbereiche erfolgt mittels zum Stand der Technik zählender Filterbänke oder mittels einer Zeit-Frequenz-Bereichstransformation.

Die hierzu erforderlichen Verfahren und Vorrichtungen zum Stand der Technik werden hier nicht näher beschrieben.

Die Darstellung der Messergebnisse mit Bezug auf die entsprechenden Messorte kann hierbei zahlenmäßig in einer Tabelle oder graphisch auf einem Display als zum Beispiel Balkendiagramm erfolgen, wobei die hierzu notwendigen Vorrichtungen und Verfahren zum Stand der Technik zählen, auf welche im nachfolgenden nicht näher eingegangen wird.

Die vorliegende Erfindung soll nicht ausschließlich auf die hier näher beschriebene Erfassung und Darstellung der Messergebnisse beschränkt werden.

Die zur Erfassung der Messsignale notwendigen Messgeräte sowie die notwendigen Verfahrensschritte zur Aufteilung des Signals in einzelne Frequenzbereiche mittels Filterbänke oder Zeit-Frequenzbereichstransformation werden ebenso erfindungsgemäß beansprucht, wie die Darstellung der Messergebnisse über die einzelnen Messorte mittels zahlenmäßiger oder graphischer Messergebnisdarstellung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer, lediglich einen Ausführungsweg darstellender Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Hierbei zeigt:
1: ein Verfahren zur Ortung von Leckagen in einem Rohrleitungssystem.
Das in 1 dargestellte Verfahren zur Ortung einer Leckage 3 in einem Rohrleitungssystem 4 basiert auf die Eigenschaft, dass der Frequenzbereich mit dem höchsten Geräuschpegel 7 eine ebenso hohe Frequenz 6 aufweist, je näher man sich dem Ort einer Leckage in einem mit einem Medium durchflossenen Rohrleitungssystem 4 nähert.
Ein Rohrleitungssystem 4, welches sich zum Beispiel im Erdreich eines Geländes oder in einem Mauerwerk befindet wird in regelmäßigen Zeitabständen auf eventuelle Leckagen 3 kontrolliert, um einer Gefahr für Mensch und Tier oder kostspieligen Medienverlusten im Rohrleitungssystem 4 vorzubeugen.
Hierzu wird die Oberfläche 5 oberhalb des zu kontrollierenden Rohrleitungssystems 4 mit einem relativ empfindlichen Sensor zur Messung eines Geräuschpegels 7 in einem vorbestimmten Abstand zur Oberfläche 5 abgetastet und die gemessenen Werte des Geräuschpegels 7 einem bestimmten Messort 1 zugeordnet.
Hierbei ist bei nicht-vorhandenen Leckagen 3 ein relativ gleichbleibender Geräuschpegel 7 festzustellen.
Nähert sich der Sensor einer Leckage 3 in einem Rohrleitungssystem 4, ist eine deutliche Zunahme des Geräuschpegels 7 festzustellen.
Die erfassten Messwerte des Geräuschpegels 7 werden zum Beispiel mittels zum Stand der Technik bekannte Filterbänke oder Zeit-Frequenz-Transformation in einzelne Frequenzbereiche unterteilt, wobei der Bereich mit dem höchsten Geräuschpegel 7 eine um so höhere Frequenz 6 aufweist, je näher man sich der Leckage 3 im Rohrleitungssystem nähert.
Durch die entsprechende Zuordnung der Messwerte des Geräuschpegels 7 zu den entsprechenden Messorten 1 ist eine relativ genaue Lagebestimmung einer Leckage 3 in einem Rohrleitungssystem 4 durchzuführen.
Hierbei ist der Frequenzbereich mit dem höchsten Geräuschpegel 7, welche darüber hinaus die höchste Frequenz aufweist, der Bereich der örtlichen Lage einer Leckage 3 in einem Rohrleitungssystem 4, wobei jedem Messwert ein zugehöriger Messort 1 zugeordnet ist.
Die Darstellung der gemessenen und berechneten Messwerte erfolgt in zahlenmäßiger Form, wie zum Beispiel in einer Tabelle und/oder in grafischer Form 9, wie zum Beispiel in einem Balkendiagramm, wobei die grafische Darstellung 9 der Messwerte für den Geräuschpegel 7 und der Frequenz 6 vorzugsweise eine Messwert-Verteilung 2 aufzeigt, welche eine direkte Zuordnung der Messposition 10 einer Leckage 3 ermöglicht.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1: Messort
2: Messwert-Verteilung
3: Leckage
4: Rohrleitungssystem
5: Oberfläche
6: Frequenz
7: Geräuschpegel
8: Zwischenraum
9: Messwertdarstellung, graphisch
10: Messposition

Claims

Verfahren zum Orten und Erkennen von Leckgeräuschen in einer von einem Medium durchströmten Rohrleitung, wobei das aktuelle Leckgeräusch über einen akustischen Aufnehmer erfasst wird und die Eigenschaften des Geräusches errechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Eigenschaften des aktuell erfassten Leckgeräusches der momentanen Messposition zugeordnet und im Gerät gespeichert sind und das diese Geräuscheigenschaften der zugeordneten Messposition mehrerer Messorte miteinander verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mittels eines Geräuschpegels ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mittels eines Geräuschspektrums ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mittels einer Frequenz des amplitudenstärksten Frequenzanteils ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels vorbestimmter Gewichtung verschiedener Parameter mindestens ein Messwert pro Messort gebildet wird, wobei die Ergebnisse aller Messorte miteinander verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung und der Vergleich der Messwerte tabellenartig als Zahlenwert erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung und der Vergleich der Messwerte graphisch erfolgen.