一种铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及给水管网技术领域，为一种铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法，包括轨道机器人、传感器模块、电池模块及通信模块，所述传感器模块用于实时定位轨道机器人的位置和视觉传输现场情况，所述电池模块用于供电，所述传感器模块通过所述通信模块与外界联系，所述轨道机器人用于移动监测给水管网的漏损情况。轨道机器人沿着铁轨移动，并带动噪声记录仪记录沿着给水管网移动以监测是否漏损。针对铁路给水管网特点，通过噪声、视觉等传感器获取数据，发送给软件平台云存储、识别处理信号生成作业报表，根据业主单位改造目标、资金给出相应建议，实现全流程的服务，投入成本低，泄漏点识别精度高，定位准确，耗时较快。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法
本专利技术涉及给水管网
，具体涉及一种铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法。
技术介绍
给水管网是给水系统中的重要环节，净水厂处理达标后的自来水经给水管网，供给城乡居民、大型用水单位铁路及工业区等使用，是保证生产生活正常运转的重要组成。一般情况下，给水管网由于埋设在地下，服务年限久远，管网发生腐蚀，或受管网内部较大水压，管道埋深较浅承重过大，基础不均匀沉降等原因，造成管网长期漏泄，不易被管养维护人员发现。管网漏水量与供水总量之比为管网漏损率，据调查表明，有城市供水管网漏损率在15％以上，铁路给水管网漏损率达20％以上，如陇海线、焦枝线、宁西线的给水管网平均漏损率达43％，《铁路给水排水设计规范》对管网漏损率的取值为10％～12％，实际生产中的管网漏损率大大超过了设计范围。此外，铁路给水管网通常沿股道间敷设，长期的跑冒滴漏会影响铁轨基础承载力，成为安全隐患。所以有必要对漏损率进行严格的把控，实现铁路给水管网相对稳定运行，保证铁路生产的正常秩序，保护铁路财产免受侵害，避免大量水资源浪费，降低生产运行成本。目前管网泄露检测主要采用人工方式，依靠经验丰富的工人巡检听漏，时效慢且投入成本高。当前暂无专门适用于铁路系统给水管网检漏的专利，主要通过在管网节点设置大量传感器，监测管道中压力、流量、噪声等信号，建立水力模型或者神经网络深度学习模型，识别管网漏损点。申请号201911313009.7提出了一种给水管网漏损监测与定位的方法，通过在管网中安装大量传感器，利用水量平衡模型识别漏水分区，再比对噪声频谱信号定位漏损点，该方法采用的水量平衡模型参数依赖经验值，可靠性不高，同时在给水管网中安装大量传感器，频繁关阀做闭水试验，影响日常生产生活用水需求，投资成本较高，降低用户满意度，实施难度较大。申请号201810702647.7提出了一种供水管网实时漏损分析方法，通过给水管网的水量、压力、管道参数建立仿真模型，匹配预测值与实际值的差异，识别漏损情况，但在管网在线监测数据质量参差不齐，频率较高的前提下，无法精准迅速的处理大量数据，误报率较高。申请号201810527186.4提出的基于聚类和深度信念网络的漏损初定位方法，通过建立并训练漏损区域识别模型辨识漏损区域，但该方法无法准确识别漏点位置。申请号201811283725.0提出基于长短时记忆神经网络模型的漏损识别方法，将传感器获得的数据处理后，训练长短时记忆的神经网络模型，对异常流量点进行识别。申请号201710998436.8提出基于门控循环单元的神经网络模型，通过模型计算的时间序列列向量与参考数据相对值的余弦距离，识别是否发生了漏损。这类神经网络模型识别过程过于繁琐，存在误报率高、实际操作中可信度低等问题，浪费水务部门的人力物力财力。故亟需一种适用于铁路给水管网特点的漏损检测方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种铁路给水管网检漏机器人系统，解决了以上所述的现有给水管网检漏要求人员经验丰富、老旧管网安装传感器实施困难且投入成本大、泄漏点识别误报率高、定位精度低、耗时较久等的技术问题。本专利技术为解决上述技术问题提供了一种铁路给水管网检漏机器人系统，包括轨道机器人、传感器模块、电池模块及通信模块，所述传感器模块用于实时定位轨道机器人的位置和视觉传输现场情况，所述电池模块用于供电，所述传感器模块通过所述通信模块与外界联系，所述轨道机器人用于移动监测给水管网的漏损情况。可选的，所述传感器模块包括GIS定位模块及视觉传输模块，视觉传输模块包括图像传输单元及红外线感应器，所述图像传输单元用于实时监视轨道机器人所处环境，并辅助生成作业报表，红外线感应器包括用于自动避障的红外发射器及CCD检测器。可选的，所述电池模块包括但不限于三元锂电池、磷酸铁锂电池，电池模块具备快充功能，以及更换电池功能。可选的，所述铁路给水管网检漏机器人系统还包括作业监控管理平台，所述作业监控管理平台包含云存储模块，通信模块将传感器采集数据实时存储至内存系统中，并通过无线通信终端、GPRS、Internet网络，将数据同步传输到云存储模块，方便用户实时或日后调用。可选的，所述铁路给水管网检漏机器人系统还包括信号处理模块，所述信号处理模块用于将采集的管网的噪声信号，通过时域与频域变换，包括但不限于傅里叶变换等方法，进行时域及频域比对，以正常管网运行的噪声数据库作为预设范围值，若超出预设的范围值，则判定该监测点位管道发生泄漏，针对超过预设范围值不同程度给出相应建议。可选的，所述信号处理模块包括带通滤波器，铁路系统中鸣笛声、火车进出站铁轨震动声音作为特定干扰频段噪声，处理前利用带通滤波器过滤后再进行处理。可选的，所述信号处理模块实时获取给水管网的流量作为辅助参数判断是否漏损。本专利技术还提供了一种用于铁路给水管网检漏机器人系统的检测方法，包括：将轨道机器人安放在铁轨上，启动视觉模块传感器，开启避障功能，启动噪声记录仪、GIS定位模块，记录沿线各监测点的噪声信号，GIS定位模块赋予各监测点位置信息；通信模块将传感器采集数据实时存储至内存系统中，并通过无线通信终端、GPRS、Internet网络，将数据同步传输到作业监控管理平台。可选的，当自检到电量低时报警，记录当前位置信息，自动返航更换电池，返回至之前停止点继续作业，待全部作业完成自动返航至出发点，完成信号收集步骤。有益效果：本专利技术提供了一种铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法，包括轨道机器人、传感器模块、电池模块及通信模块，所述传感器模块用于实时定位轨道机器人的位置和视觉传输现场情况，所述电池模块用于供电，所述传感器模块通过所述通信模块与外界联系，所述轨道机器人用于移动监测给水管网的漏损情况。轨道机器人沿着铁轨移动，并带动噪声记录仪记录沿着给水管网移动以监测是否漏损。针对铁路给水管网特点，通过噪声、视觉等传感器获取数据，发送给软件平台云存储、识别处理信号生成作业报表，根据业主单位改造目标、资金给出相应建议，实现全流程的服务，投入成本低，泄漏点识别精度高，定位准确，耗时较快。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法的作业原理框图；图2为本专利技术铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法的工作原理图；图3为本专利技术铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法的轨道机器人结构图；图4为本专利技术铁路给水管网检漏机器人系统及检测方法的本体内部集成结构图。附图标记说明：铁轨1，运动滑轨2，本体3，机械臂4，机械臂第一关节5，连接弹簧6，机械臂第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，包括轨道机器人、传感器模块、电池模块及通信模块，所述传感器模块用于实时定位轨道机器人的位置和视觉传输现场情况，所述电池模块用于供电，所述传感器模块通过所述通信模块与外界联系，所述轨道机器人用于移动监测给水管网的漏损情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，包括轨道机器人、传感器模块、电池模块及通信模块，所述传感器模块用于实时定位轨道机器人的位置和视觉传输现场情况，所述电池模块用于供电，所述传感器模块通过所述通信模块与外界联系，所述轨道机器人用于移动监测给水管网的漏损情况。


2.根据权利要求1所述的铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，所述传感器模块包括GIS定位模块及视觉传输模块，视觉传输模块包括图像传输单元及红外线感应器，所述图像传输单元用于实时监视轨道机器人所处环境，并辅助生成作业报表，红外线感应器包括用于自动避障的红外发射器及CCD检测器。


3.根据权利要求1所述的铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，所述电池模块包括但不限于三元锂电池、磷酸铁锂电池，电池模块具备快充功能，以及更换电池功能。


4.根据权利要求1所述的铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，所述铁路给水管网检漏机器人系统还包括作业监控管理平台，所述作业监控管理平台包含云存储模块，通信模块将传感器采集数据实时存储至内存系统中，并通过无线通信终端、GPRS、Internet网络，将数据同步传输到云存储模块，方便用户实时或日后调用。


5.根据权利要求1所述的铁路给水管网检漏机器人系统，其特征在于，所述铁路给水管网检漏机器人系统还包括信号处理模块，所述信号处理模块用于将采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛志远，王忠合，王松林，蒋金辉，周辉宇，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42