管网泄漏监测定位方法及系统技术方案

一种管网泄漏监测定位方法，包括：获取多个所述泄漏监测仪表的压力信号或声波信号。根据所述压力信号或声波信号确定异常分支节点的位置信息。根据所述异常分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息。根据所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，确定泄漏信号到达所述管网中发生泄漏的管段两端节点的时间差，以定位所述管网发生泄漏的位置。所述方法能够实时采集压力信号或声波信号。根据所述压力信号或声波信号确定异常分支节点的位置信息。通过异常信号到达分支节点上各个传感器的先后顺序关系，实现异常信号传播方向的判别，进而实现泄漏管段及漏孔的准确定位。即实现所述管网中发生泄漏位置的定位。

【技术实现步骤摘要】
管网泄漏监测定位方法及系统
本专利技术涉及管道泄漏检测方法及系统，尤其是一种管网泄漏监测定位方法及系统。
技术介绍
管道运输，如天然气输送、液体(如污水、石油等)输送等，在国民经济建设、特别是城市建设中发挥着不可替代的作用。管道运输需要依赖输送管道形成的管网系统。由于长期服役、腐蚀老化和人为破坏等原因，所述管网系统的异常事故时有发生。在管道泄漏监测中，声波法和负压波法是两种最常用的技术。但是在管网泄漏监测中，由于管道分支多、分支管段短，难以避免的会产生泄漏信号在管道间串行传递的现象，且由于现有的泄漏定位技术又存在一定的定位误差，导致泄漏管段定位困难甚至发生多报、误报警等问题，因而难以有效地实现管网的泄漏监测和定位功能。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的方案不能有效地实现管网的泄漏监测和定位功能的技术问题，提供一种管网泄漏监测定位方法及系统。一种管网泄漏监测定位方法，所述管网包括多个分支节点和与所述分支节点相连的管段，每个所述管段两端分别设置一个所述分支节点，临近所述每个分支节点的各个所述分支管段上对应安装泄漏监测仪表，其特征在于，所述管网泄漏监测定位方法包括以下步骤：获取各个所述泄漏监测仪表输出的泄漏监测信号；根据所述泄漏监测信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息；根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息；根据所述管网中发生泄漏管段的位置信息，确定泄漏信号到达所述管网中发生泄漏的管段的两端节点之间的时间差，以定位所述管网发生泄漏的位置。在一个实施例中，所述根据所述压力信号或声波信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息，包括：获取每个临近所述分支节点的分支管段上的泄漏监测仪表感测的压力信号或声波信号；当每个临近所述分支节点的分支管段上的泄漏监测仪表输出的压力信号或声波信号中都检测出异常信号时，则判断对应的所述分支节点检测到异常信号；读取所述检测到异常信号的分支节点的位置信息。在一个实施例中，所述根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，包括：根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息，获取与所述检测到异常信号的分支节点相连的管段位置信息；确定与所述检测到异常信号的分支节点相连的管段两端的两个分支节点的异常压力信号或异常声波信号传播方向；当所述管段两端的两个分支节点的异常压力信号或异常声波信号传播方向相反时，则判断所述管段为发生泄漏管段；读取所述发生泄漏管段的位置信息。在一个实施例中，所述根据所述压力信号或声波信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息，包括：根据管网情况对每个所述泄漏监测仪表配置虚拟采样通道，建立节点异常信号判别矩阵A，所述节点异常信号判别矩阵A用n×(d+1)阶矩阵A＝(ai,j)表示；其中，n为监测管网中的节点个数，d为管网节点中最大分支数；矩阵A中，行号i对应分支节点的序号，其中ai,1～ai,d表示管网中节点i配置的虚拟采样通道序号为ai,1～ai,d，ai,1～ai,d取值范围为[0,n*d)中的任意数；当ai,j＝0(2<j≤d)时，表示该管网中分支节点i没有第j分支管段，没有配置虚拟采样通道；ai,(d+1)是分支节点i的异常信号标志位，若与分支节点i相关联的所有虚拟采样通道都检测到异常信号，则认为所述分支节点i检测到异常信号；在对应分支节点每次实施异常信号诊断之前，异常信号标志位都会被初始化为0；若所述分支节点检测到异常信号，则ai,(d+1)＝1，否则仍保持其初始化值0不变。在一个实施例中，所述根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，包括：根据管网情况对每个所述泄漏监测仪表配置虚拟采样通道，建立管网管段相关的节点异常信号传播方向判别矩阵B，所述节点异常信号传播方向判别矩阵B用(2*m)×(3*d+1)阶矩阵B＝(bi,j)表示；其中，管网中共有m条分支管段，d为分支节点最大分支数，2*m为行数，(3*d+1)为列数；节点异常信号传播方向判别矩阵B中：第一列bi,1为管段序号；第二列bi,2为第一列bi,1所述管段对应的一个节点序号，由于每条管段对应两个分支节点，因此连续两行对应同一管段；第三列bi,3为所述分支节点相邻管段对应安装的泄漏监测仪表个数，所述泄漏监测仪表用于监测每个所述分支节点相连管段的压力信号或声波信号；其后的bi,4～bi,(2d+1)为用于判断异常信号传播方向的虚拟采样通道序号，每个分支节点共需bi,3-1个“虚拟采样通道对”用于异常信号传播方向判断；其后的bi,(2*d+2)～bi,(3*d)对应存储的是由该(bi,3-1)个“虚拟采样通道对”对应信号计算得出的异常信号传播方向判别结果；bi,(2d+2)～bi,(3*d)在每次异常信号传播方向判别前，其值均会被初始化为0；当由相应虚拟采样通道的“虚拟采样通道对”得出异常信号传播方向是由管段中间传播进入节点方向时，即流入节点方向时，定义异常信号传播方向为-1；反之，如果得出该异常信号传播方向是由节点流向管段中间时，即流出节点方向时，则异常信号传播方向为+1；对于bi,4～bi,(2d+1)中不对应实际信号虚拟采样通道的列位置，相应值为0，对应边界节点或管段分支数小于d的中间节点，其相应的异常信号传播方向判断结果赋值为0；bi,(3*d+1)列中存储所有异常信号方向判别结果值的累加和；对于边界节点或管段分支数小于d的中间节点，其方向判别结果累加和值bi,(3*d+1)需要乘上一个系数值：(d-1)/(bi,3-1)。在一个实施例中，所述根据所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，确定泄漏信号到达所述管网中发生泄漏的管段两端节点的时间差，以定位所述管网发生异常的位置，包括：在所述节点异常信号传播方向判别矩阵B中，按照管段序号(bi,1)进行索引，若同一管段序号所关联的两个节点，其方向判别结果的累加和值bi,(3*d+1)均为“-(d-1)”，则管段序号bi,1发生泄漏，应用延时相关计算方法计算出该bi,1管段所对应的两个信号虚拟采样通道序号为bi,4和b(i+1),4所对应的泄漏声波信号的时间差，应用公式即可计算出该泄漏点距bi,1管段上游起始节点的距离X；其中，L为bi,1管段长度，t1、t2为泄漏信号传播到上、下游节点的时间，v为在管输介质中信号的传播速度，X为泄漏点距离bi,1管段上游起始点的距离。一种管网泄漏监测定位系统，所述管网包括多个分支节点和与所述分支节点相连的管段，每个所述管段两端分别设置一个所述分支节点，临近所述每个分支节点的各个所述分支管段上对应安装泄漏监测仪表，所述管网泄漏监测定位系统包括：监测压力信号或声波信号的泄漏监测仪表，用于获取多个所述分支节点临近管段上的压力信号或声波信号；泄漏监测设备，用于实时同步采集所述各个分支节点相邻管段上安装的所述各个泄漏监测仪表的输出信号。每个分支节点附近对应安装一套所述泄漏监测设备，所述泄漏监测设备通过GPS授时，实现对管网内所有所述泄漏监测仪表输出信号的实时同步采样。所述泄漏监测设备通过有线或无线网络把采集数据传输给泄漏监测中心。异常分支节点判断单元，用于根据所述压力信号或声波信号确定检测到异常信号的分支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管网泄漏监测定位方法，所述管网包括多个分支节点和与所述分支节点相连的管段，每个所述管段两端分别设置一个所述分支节点，临近所述每个分支节点的各个所述分支管段上对应安装泄漏监测仪表，其特征在于，所述管网泄漏监测定位方法包括以下步骤：获取各个所述泄漏监测仪表输出的泄漏监测信号；根据所述泄漏监测信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息；根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息；根据所述管网中发生泄漏管段的位置信息，确定泄漏信号到达所述管网中发生泄漏的管段的两端节点之间的时间差，以定位所述管网发生泄漏的位置。

【技术特征摘要】
1.一种管网泄漏监测定位方法，所述管网包括多个分支节点和与所述分支节点相连的管段，每个所述管段两端分别设置一个所述分支节点，临近所述每个分支节点的各个所述分支管段上对应安装泄漏监测仪表，其特征在于，所述管网泄漏监测定位方法包括以下步骤：获取各个所述泄漏监测仪表输出的泄漏监测信号；根据所述泄漏监测信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息；根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息；根据所述管网中发生泄漏管段的位置信息，确定泄漏信号到达所述管网中发生泄漏的管段的两端节点之间的时间差，以定位所述管网发生泄漏的位置。2.如权利要求1所述的管网泄漏监测定位方法，其特征在于，所述根据所述压力信号或声波信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息，包括：获取每个临近所述分支节点的分支管段上的泄漏监测仪表感测的压力信号或声波信号；当每个临近所述分支节点的分支管段上的泄漏监测仪表输出的压力信号或声波信号中都检测出异常信号时，则判断对应的所述分支节点检测到异常信号；读取所述检测到异常信号的分支节点的位置信息。3.如权利要求1所述的管网泄漏监测定位方法，其特征在于，所述根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，包括：根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息，获取与所述检测到异常信号的分支节点相连的管段位置信息；确定与所述检测到异常信号的分支节点相连的管段两端的两个分支节点的异常压力信号或异常声波信号传播方向；当所述管段两端的两个分支节点的异常压力信号或异常声波信号传播方向相反时，则判断所述管段为发生泄漏管段；读取所述发生泄漏管段的位置信息。4.如权利要求1所述的管网泄漏监测定位方法，其特征在于，所述根据所述压力信号或声波信号确定检测到异常信号的分支节点的位置信息，包括：根据管网情况对每个所述泄漏监测仪表配置虚拟采样通道，建立节点异常信号判别矩阵A，所述节点异常信号判别矩阵A用n×(d+1)阶矩阵A＝(ai,j)表示；其中，n为监测管网中的节点个数，d为管网节点中最大分支数；矩阵A中，行号i对应分支节点的序号，其中ai,1～ai,d表示管网中节点i配置的虚拟采样通道序号为ai,1～ai,d，ai,1～ai,d取值范围为[0,n*d)中的任意数；当ai,j＝0(2<j≤d)时，表示该管网中分支节点i没有第j分支管段，没有配置虚拟采样通道；ai,(d+1)是分支节点i的异常信号标志位，若与分支节点i相关联的所有虚拟采样通道都检测到异常信号，则认为所述分支节点i检测到异常信号；在对应分支节点每次实施异常信号诊断之前，异常信号标志位都会被初始化为0；若所述分支节点检测到异常信号，则ai,(d+1)＝1，否则仍保持其初始化值0不变。5.如权利要求1所述的管网泄漏监测定位方法，其特征在于，所述根据所述检测到异常信号的分支节点的位置信息确定所述管网中发生泄漏的管段的位置信息，包括：根据管网情况对每个所述泄漏监测仪表配置虚拟采样通道，建立管网管段相关的节点异常信号传播方向判别矩阵B，所述节点异常信号传播方向判别矩阵B用(2*m)×(3*d+1)阶矩阵B＝(bi,j)表示；其中，管网中共有m条分支管段，d为分支节点最大分支数，2*m为行数，(3*d+1)为列数；节点异常信号传播方向判别矩阵B中：第一列bi,1为管段序号；第二列bi,2为第一列bi,1所述管段对应的一个节点序号，由于每条管段对应两个分支节点，因此连续两行对应同一管段；第三列bi,3为所述分支节点相邻管段对应安装的泄漏监测仪表个数，所述泄漏监测仪表用于监测每个所述分支节点相连管段的压力信号或声波信号；其后的bi,4～bi,(2d+1)为用于判断异常信号传播方向的虚拟采样通道序号，每个分支节点共需bi,3-1个“虚拟采样通道对”用于异常信号传播方向判断；其后的bi,(2*d+2)～bi,(3*d)对应存储的是由该(bi,3-1)个...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟国，吴震，王芳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11