地下管道泄漏点定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下管道泄漏点定位方法和系统，其中定位方法包括：1、在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；2、当管道发生泄漏时，声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得声矢量交点，即为泄漏点初步定位位置；3、如果只有一个初步定位泄漏点，或有多个初步定位泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点不在相同或相邻的管道段中，根据泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置。该方法通过泄漏点初步定位和精确定位的两级处理，提高了泄漏点定位的精度。

【技术实现步骤摘要】
地下管道泄漏点定位方法和系统
本专利技术属于管道泄漏检测
，具体涉及一种利用声矢量传感器和噪声传感器对地下管道泄漏点进行定位的方法和系统。
技术介绍
城市化供水管道网的快速发展，一方面提高了人民生活质量，另一方面也带来了一些重要的问题。由于地下供水管道是压力管道，除了要受到水的压力的作用，还要受到外界压力的作用，再加上管道老化以及管道内部水质腐蚀的影响，往往会导致地下管道发生泄漏。地下管道的泄露，不仅会导致水资源的浪费，而且会降低人民的生活质量。如何快速的定位泄露位置，减少资源浪费，具有重要的意义。现有的技术中，对于地下管道的同一管道段单泄漏点，已经有了较为成熟的方法，但是面对管道段中出现多个泄漏点时，目前尚未有有效方法。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种地下管道泄漏点定位方法，该方法能够对同一管道段的多个泄漏点进行精确定位。技术方案：本专利技术一方面公开了一种地下管道泄漏点定位方法，包括：(1)在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；(2)当管道发生泄漏时，至少两个声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据所述声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；(3)如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置。所述步骤(2)获得的初步定位的泄漏点有多个，且有两个或两个以上泄漏点初步定位位置在相同或相邻的管道段中，确定泄漏点精确位置的步骤为：对初步定位的每一个泄漏点，判断其两端的噪声传感器是否均接收到泄漏噪声信号，如均接收到，对接收到的泄漏噪声信号做频域分析，提取频域特征，如果相邻噪声传感器接收到的信号频率相同，则为一对泄漏噪声信号对；根据每对泄漏噪声信号对到达噪声传感器的时间差和噪声传感器间的管道长度确定泄漏点精确位置。所述步骤(2)中获得声矢量交点后，在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处。所述步骤(3)中，根据泄漏点初步定位位置两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点位置，具体步骤为：(3.1)如果泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j收到泄漏噪声信号的时刻相同，则泄漏点位于噪声传感器i和j之间管道的中点处；(3.2)设泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j先后于Ti和Tj时刻收到泄漏噪声信号，Tj>Ti，则泄漏点更靠近噪声传感器i，泄漏点距离噪声传感器i的距离为：其中l为噪声传感器i和j之间管道的长度，v为泄漏噪声信号在管道中的传输速度，△T＝Tj-Ti。另一方面，本专利技术还公开了地下管道泄漏点定位系统，包括：设置于地下管道网络每一个节点处的声矢量传感器和噪声传感器，所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；泄漏点初步定位模块，用于当管道发生泄漏时，根据至少两个声矢量传感器检测到的泄漏信号到自身的入射角度和所述声矢量传感器的位置获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；泄漏点精确定位模块，用于确定泄漏点的精确位置：如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置。如果泄漏点初步定位模块获得的初步定位泄漏点有多个，且有两个或两个以上泄漏点初步定位位置在相同或相邻的管道段中，泄漏点精确定位模块确定泄漏点精确位置的步骤为：对初步定位的每一个泄漏点，判断其两端的噪声传感器是否均接收到泄漏噪声信号，如均接收到，对接收到的泄漏噪声信号做频域分析，提取频域特征，如果相邻噪声传感器接收到的信号主频率相同，则为一对泄漏噪声信号对；根据每对泄漏噪声信号对到达噪声传感器的时间差和噪声传感器间的管道长度确定泄漏点位置。所述泄漏点初步定位模块，获得声矢量交点后，在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处。泄漏点精确定位模块根据泄漏点初步定位位置两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点位置，具体步骤为：(3.1)如果泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j收到泄漏噪声信号的时刻相同，则泄漏点位于噪声传感器i和j之间管道的中点处；(3.2)设泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j先后于Ti和Tj时刻收到泄漏噪声信号，Tj>Ti，则泄漏点更靠近噪声传感器i，泄漏点距离噪声传感器i的距离为：其中l为噪声传感器i和j之间管道的长度，v为泄漏噪声信号在管道中的传输速度，△T＝Tj-Ti。有益效果：与现有技术相比，本专利技术公开的地下管道泄漏点定位方法通过泄漏点初步定位和精确定位两级处理，提高了检测定位的精确度；另外，本专利技术公开的方法能够对同一段管道中的多个泄漏点进行检测定位，实用性更强。附图说明图1为本专利技术公开的地下管道泄漏点定位方法的流程图；图2为泄漏点初步定位位置示意图；图3为第一种情况下泄漏点精确定位示意图；图4为第二种情况下泄漏点精确定位示意图；图5为本专利技术公开的地下管道泄漏点定位系统的组成图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。本专利技术公开了一种地下管道泄漏点定位方法，如图1所示，包括：(1)在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；(2)当管道发生泄漏时，至少两个声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据所述声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得至少一个声矢量交点；在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处，如图2所示，图中圆形为传感器节点，实线为管道，虚线为根据声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度所画的直线。图2-(a)中，声矢量交点位于管道上，则交点X为泄漏点初步定位位置，图2-(b)中，声矢量交点Y不在管道上，但交点的邻域范围内有管道，则邻域范围内的管道都存在泄漏的可能，泄漏点初步定位位置为交点Y邻域范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，包括：/n(1)在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；/n(2)当管道发生泄漏时，至少两个声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据所述声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；/n(3)如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置。/n

【技术特征摘要】
1.地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，包括：
(1)在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；
(2)当管道发生泄漏时，至少两个声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据所述声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；
(3)如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置。


2.根据权利要求1所述的地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，所述步骤(2)获得的初步定位的泄漏点有多个，且有两个或两个以上泄漏点初步定位位置在相同或相邻的管道段中，确定泄漏点精确位置的步骤为：
对初步定位的每一个泄漏点，判断其两端的噪声传感器是否均接收到泄漏噪声信号，如均接收到，对接收到的泄漏噪声信号做频域分析，提取频域特征，如果相邻噪声传感器接收到的信号主频率相同，则为一对泄漏噪声信号对；
根据每对泄漏噪声信号对到达噪声传感器的时间差和噪声传感器间的管道长度确定泄漏点精确位置。


3.根据权利要求1所述的地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中获得声矢量交点后，在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处。


4.根据权利要求1所述的地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据泄漏点初步定位位置两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点位置，具体步骤为：
(3.1)如果泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j收到泄漏噪声信号的时刻相同，则泄漏点位于噪声传感器i和j之间管道的中点处；
(3.2)设泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j先后于Ti和Tj时刻收到泄漏噪声信号，Tj>Ti，则泄漏点更靠近噪声传感器i，泄漏点距离噪声传感器i的距离为：
其中l为噪声传感器i和j之间管道的长度，v为泄漏噪声信号在管道中的传输速度，△T＝Tj-Ti。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张贞凯，林云航，靳标，江峰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32