一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法。该方法包括构建包括数据采集模块、数据分析处理模块和检测和监测综合显示模块的PCCP管道断丝检查系统；利用数据采集模块采集电磁波数据、断丝发生时的声音数据和声源位置数据；利用数据分析处理模块对采集的数据进行综合分析和处理，完成断丝的个数和位置识别，并进行PCCP管道爆管风险评估；利用检测和监测综合显示模块对断丝个数和位置以及PCCP管道爆管风险评估结果进行显示。本发明专利技术为了解决现有技术只能实现特定环境下的PCCP管道断丝检测，不能全面覆盖各种环境的问题，融合了多种采集技术、基于多种数据源的断丝识别算法进行PCCP管道断丝检查，实现了PCCP管道爆管检测和监测预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法
本专利技术涉及一种PCCP管道断丝检查方法，尤其涉及一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法。
技术介绍
PCCP全称是预应力钢筒混凝土管，在带钢筒的混凝土管芯上螺旋缠绕高强钢丝并覆盖砂浆保护层而制成的管材。PCCP主要作为输水管材，已在国内外得到广泛应用。在我国得到了较快的发展，在南水北调工程和山西万家寨引黄工程等重大工程中均得到了应用。但是，但在使用过程中存在突发性的爆管问题，一旦爆管发生，不仅仅导致供水中断，甚至引起交通、环境、卫生等公共安全事故，严重影响PCCP管道运行安全。国内外也发生过多起PCCP安全事故，比如利比亚大人工河工程曾多次爆管。如何在爆管发生前就能够有效预判爆管发生，以便管理单位能够及时维修，已成为解决PCCP管道安全的关键所在。经研究，导致PCCP爆管的主要原因是PCCP中的预应力钢丝断裂，由于预应力钢丝受腐蚀、氢脆、内部高压或者过载等因素的影响而出现断丝现象，当断丝数量不断增加时，管道强度不断地降低尽而引发突发性的爆管事故。如何有效的检测、监测PCCP断丝情况，是解决预防爆管问题的关键。国外在PCCP管道断丝检查方面发展较早,较为成功地应用在PCCP管道断丝检测方面的属拿大Pure公司开发研制的SoundPrint声发射监测技术，但在国内，这方面的实践应用还不是很多，还没有成熟的针对PCCP管道断丝检测和监测。技术在断丝位置的识别方面还存在较大困难。目前国内外用于PCCP管道断丝检测技术主要包括超声检测技术、电磁波检测技术和分布式光纤声波监测技术。超声检测技术能够有效评估PCCP混凝土的裂缝、减薄等缺陷，但无法检测预应力钢丝的缺陷和断丝情况。电磁波检测技术是用于断丝的离线检测，通过探测处理PCCP钢丝电磁波返回信号进行断丝识别。检测精度高、简单便捷，不需要给PCCP自身加装任何设施。但需要在PCCP管道停水、中断管道正常运行的条件下进行的断丝检测，不适合连续检测和在线实时监测，也存在易受环境电磁干扰、以及无法检测预应力钢丝腐蚀状态和氢脆断裂的局限。此外，采集获得数据专业性强，需要专业人员参与才能准确识别断丝。分布式光纤声传感技术用于断丝的在线监测，通过在PCCP管道内部布设声传感光纤，实时在线监测PCCP管道断丝声音，根据信息特征和特定算法实时识别断丝和发生位置。此方法是目前PCCP管道断丝检测方面最先进、最全面、精度最高、最准确的方法，无需断水、可实时在线评估管道结构状态。但需要给管道加装设备，对网络环境、电力环境要求高，对于偏远地区，无电力、网络环境的地方无法使用。同时，受周边环境噪声影响，干扰PCCP管道断丝声音信号数据采集，如果没有专业的综合分析处理，无法准确识别断丝。基于现有的以上PCCP管道断丝检测技术的各种缺陷，每种技术只能实现特定环境下的PCCP管道断丝检测，不能全面覆盖各种环境的断丝检测和监测。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，包括以下步骤：S1、构建包括数据采集模块、数据分析处理模块和检测和监测综合显示模块的PCCP管道断丝检查系统；S2、利用数据采集模块采集电磁波数据、断丝发生时的声音数据和声源位置数据并传输至数据分析处理模块；S3、利用数据分析处理模块对步骤S2采集的数据进行综合分析和处理，完成断丝的个数和位置识别，并进行PCCP管道爆管风险评估；S4、利用检测和监测综合显示模块对断丝个数和位置以及PCCP管道爆管风险评估结果进行显示。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过将多种断丝采集技术的融合应用，并重点进行算法提升，提高PCCP管道断丝识别精度和效率，通过加强对采集数据后的后期综合处理算法，解决PCCP管道断丝采集领域对采集设备要求高的问题。通过综合多种技术，使一套系统适应各种环境的PCCP管道断丝检测、监测。优选地，步骤S2包括以下分步骤：S21、采集PCCP管道内部电磁波数据，将其处理后存储为数据文件，通过便携式存储设备将其导出并传输至数据分析处理模块；S22、实时监听PCCP管道内部断丝声音，当有断丝发生时将声音信号传输至数据采集模块，提取声音数据和声源位置数据后传输至数据分析处理模块。该优选方案具有以下有益效果：基于不同的应用场景，支持通过电磁波检测技术的断丝数据采集和通过分布式传感光纤技术的数据采集，具有灵活性。优选地，步骤S3包括以下分步骤：S31、构建断丝检测统一数据库和断丝数据库，数据分析处理模块对接收到的电磁波数据、声音数据和声源位置数据进行分别处理和融合处理后，将其存储至断丝检测统一数据库；S32、构建PCCP电磁波断丝信号特征模板库，读取断丝检测统一数据库的电磁波数据，经过处理后识别出断丝个数和断丝位置，并将识别结果存储至断丝数据库，基于识别过程自主更新PCCP电磁波断丝信号特征模板库；S33、构建PCCP断丝声音模板库，读取断丝检测统一数据库的声音数据和声源位置数据，经过处理后识别出断丝个数和断丝位置，并将识别结果存储至断丝数据库，基于识别过程自主更新PCCP断丝声音模板库；S34、构建评估模板库，基于步骤S32和S33的识别结果分析爆管风险等级，进一步分析确定PCCP管道维修等级和预测爆管位置，并将分析结果存储至爆管预警数据库。该优选方案具有以下有益效果：基于电磁波数据、声音数据和声源位置数据对断丝信息进行识别，同时还根据识别过程通过几期自学习训练模型对相应模板库进行不断的更新，逐步实现自动识别处理，提高识别精度，降低误报率。优选地，步骤S31包括以下分步骤：S311、构建断丝检测统一数据库和断丝数据库；S312、对接收的电磁波数据、声音数据和声源位置数据进行完整性校验和合法性校验，丢弃错误数据，得到完整电磁波数据、完整声音数据和完整声源位置数据；S313、对完整电磁波数据进行解析、滤波、去噪和创建索引处理，得到处理后电磁波数据；S314、对完整声音数据和完整声源位置数据进行解析、FFT滤波和去噪处理，得到处理后声音数据和处理后声源位置数据；S315、将处理后电磁波数据、处理后声音数据和处理后声源位置数据进行融合处理，并存储至断丝检测统一数据库。该优选方案具有以下有益效果：综合运用了电磁波技术和光纤声传感技术采集PCCP断丝特征数据和断丝瞬间声音数据，克服了单一数据采集方法的缺陷，实现了各种环境、情况下的PCCP管道断丝检测和爆管预警。优选地，步骤S32包括以下分步骤：S321、构建包括PCCP管基础特征模板库、PCCP断丝电磁波数据模板库、管道连接点电磁波模板库和断丝个数与信号长度关系模板库的PCCP电磁波断丝信号特征模板库；S322、读取断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、构建包括数据采集模块、数据分析处理模块和检测和监测综合显示模块的PCCP管道断丝检查系统；/nS2、利用数据采集模块采集电磁波数据、断丝发生时的声音数据和声源位置数据并传输至数据分析处理模块；/nS3、利用数据分析处理模块对步骤S2采集的数据进行综合分析和处理，完成断丝的个数和位置识别，并进行PCCP管道爆管风险评估；/nS4、利用检测和监测综合显示模块对断丝个数和位置以及PCCP管道爆管风险评估结果进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建包括数据采集模块、数据分析处理模块和检测和监测综合显示模块的PCCP管道断丝检查系统；
S2、利用数据采集模块采集电磁波数据、断丝发生时的声音数据和声源位置数据并传输至数据分析处理模块；
S3、利用数据分析处理模块对步骤S2采集的数据进行综合分析和处理，完成断丝的个数和位置识别，并进行PCCP管道爆管风险评估；
S4、利用检测和监测综合显示模块对断丝个数和位置以及PCCP管道爆管风险评估结果进行显示。


2.如权利要求1所述的一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、采集PCCP管道内部电磁波数据，将其处理后存储为数据文件，通过便携式存储设备将其导出并传输至数据分析处理模块；
S22、实时监听PCCP管道内部断丝声音，当有断丝发生时将声音信号传输至数据采集模块，提取声音数据和声源位置数据后传输至数据分析处理模块。


3.如权利要求2所述的一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：
S31、构建断丝检测统一数据库和断丝数据库，数据分析处理模块对接收到的电磁波数据、声音数据和声源位置数据进行分别处理和融合处理后，将其存储至断丝检测统一数据库；
S32、构建PCCP电磁波断丝信号特征模板库，读取断丝检测统一数据库的电磁波数据，经过处理后识别出断丝个数和断丝位置，并将识别结果存储至断丝数据库，基于识别过程自主更新PCCP电磁波断丝信号特征模板库；
S33、构建PCCP断丝声音模板库，读取断丝检测统一数据库的声音数据和声源位置数据，经过处理后识别出断丝个数和断丝位置，并将识别结果存储至断丝数据库，基于识别过程自主更新PCCP断丝声音模板库；
S34、构建评估模板库，基于步骤S32和S33的识别结果分析爆管风险等级，进一步分析确定PCCP管道维修等级和预测爆管位置，并将分析结果存储至爆管预警数据库。


4.如权利要求3所述的一种基于电磁波和声音模板库算法的PCCP管道断丝检查方法，其特征在于，所述步骤S31包括以下分步骤：
S311、构建断丝检测统一数据库和断丝数据库；
S312、对接收的电磁波数据、声音数据和声源位置数据进行完整性校验和合法性校验，丢弃错误数据，得到完整电磁波数据、完整声音数据和完整声源位置数据；
S313、对完整电磁波数据进行解析、滤波、去噪和创建索引处理，得到处理后电磁波数据；
S314、对完整声音数据和完整声源位置数据进行解析、FFT滤波和去噪处理，得到处理后声音数据和处理后声源位置数据；
S315、将处理后电磁波数据、处理后声音数据和处理后声源...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁威，肖辉飞，黄昊，甄理，龚杰夫，杨红春，刘世超，汤四勇，
申请(专利权)人：北京湜沅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11