一种市政管道漏洞预测预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种市政管道漏洞预测预警方法，包括步骤在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置，根据泄漏点的位置发出警报。本发明专利技术避免了传统的基于压力和流量的市政管道漏洞预警的缺点，比如需要对现有管道进行入侵性改造，误报率大和反应慢的缺点，实现了对市政管道的精准漏洞预测。对市政管道的精准漏洞预测。对市政管道的精准漏洞预测。

【技术实现步骤摘要】
一种市政管道漏洞预测预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及市政基础设施管道监控
，具体涉及一种市政管道漏洞预测预警方法及系统。

技术介绍

[0002]在下面的背景讨论中，参考了某些结构和/或方法。然而，下面的参考不应被解释为承认这些结构和/或方法构成了现有技术。申请人明确保留证明这种结构和/或方法不作为现有技术的权利。
[0003]随着市政基础设施的发展，各类市政管道错综复杂，由于管道占压、腐蚀、老化引起的管道泄漏情况威胁着市政管道系统的安全正常运行，能有效实时监控市政管道并对泄露位置进行定位，可以避免灾害的发生。但市政管道复杂，一般的检测法比如测量管道内流体的压力、流量因为受到管道内流体输送的干扰，往往不能获得很好的效果，存在误报率高，错误率高的问题。
[0004]公开号为CN102042485A的中国专利公开了流体泄露保护器，利用管道的输入流量和输出流量的关系监测管道是否泄露，公告号为CN110500647B的中国专利公开了一种管道供水管网泄露报警控制装置，利用压力传感器来获取管道运行情况，上述两个专利的方案存在结构复杂，需要对管道进行入侵性安装，因为管道复杂导致误报率高，灵敏度不高，反应速度慢。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种市政管道漏洞预测预警方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术技术方案如下：
[0007]一种市政管道漏洞预测预警方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络；
[0009]步骤2，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合；
[0010]步骤3，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置；
[0011]步骤4，根据泄漏点的位置发出警报。
[0012]进一步地，步骤1中，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络的子步骤为：
[0013]在需要监测的市政管道以固定间隔L0布置震动传感器，以各个震动传感器通过无线网络或者有线网络之间连接到基站从而构建为震动数据收集网络，所述市政管道为天然气输送管道。
[0014]进一步地，步骤2中，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合的子步骤为：
[0015]每个震动传感器以时间间隔T0获取震动数据，对震动数据进行连续小波变换处理，得到当前市政管道的时频域图像，所述时频域图像作为震动数据；
[0016]在一个实施例里，T0为30min；
[0017]剔除无用数据，具体为市政管道在阀门关闭和开启时会产生不相关的波峰，需要从获取的震动数据中标记；
[0018]震动波的传播时间为：
[0019]Δt＝L
÷
sqrt(1/(a
p
ρ))，
[0020]式中，单位为m/s，a
p
为气体压缩因子，单位为Pa
‑1，ρ为气体密度，单位为kg/m3，sqrt()为开根号操作，L为震动传感器距离阀门的距离，单位为m；
[0021]以阀门动作的时刻为T0，获得每个震动传感器的波峰延迟Δt，则标记当前震动传感器在时刻T0+Δt的震动数据为无效数据；
[0022]所有震动数据输出为震动数据集合。
[0023]进一步地，步骤3中，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置的子步骤为：
[0024]步骤3.1，设定一个基准点，根据震动波的传播时间Δt对每个传感器的时频域图像进行偏移校正使得所述时频域图像有一致的参考时间点；
[0025]具体为，获得每个震动传感器与基准点的距离Lx，利用：
[0026]Δt＝Lx
÷
sqrt(1/(a
p
ρ))，
[0027]式中，a
p
为气体压缩因子，单位为Pa
‑1，ρ为气体密度，单位为kg/m3，sqrt()为开根号操作，Lx为震动传感器距离基准点的距离，单位为m；
[0028]获得算得当前震动传感器的时间偏移量Δt，在当前震动传感器的时频域图像中时间坐标往后偏移时间偏移量Δt；
[0029]其他非基准点的震动传感器标记为震动传感器集合VS＝{VS1，VS2，VS3，
……
，VSn}，震动传感器的数量为n；
[0030]步骤3.2，寻找基准点的时频域图像超过第一阈值的各个波峰，记为波峰集合WP＝{WP1，WP2，WP3，
……
，WPm}，获得第i个波峰Pi的时刻Ti，波峰集合WP中的元素对应时刻集合TP＝{TP1，TP2，TP3，
……
，TPm}，所述波峰集合WP中元素的数量及波峰集合WP中元素的数量，与对应时刻集合TP中元素的数量大小相等，都为m；
[0031]所述波峰不包括被标记为无效数据的波峰；
[0032]步骤3.3，设置i为1，设置j为1，初始化集合VSS，集合VSS＝{VSS1，VSS2，VSS3，
……
VSSm}，子元素VSSi是一个集合，跳转步骤3.4；
[0033]步骤3.4，取波峰WPi和时刻TPi，在震动传感器集合VSj的时频域图像中根据波峰WPi和时刻TPi进行匹配；
[0034]其中匹配的时刻范围为TPi
±
(0.05Δt)，即如果在时刻范围TPi
±
(0.05Δt)中传感器VSj存在与波峰WPi相似的波峰，如果存在在时刻范围TPi
±
(0.05Δt)中传感器VSj存在与波峰WPi相似的波峰，把传感器VSj和传感器VSj的时频域图像出现波峰WPi相似的波峰的时刻加入集合VSSi，跳转步骤3.5；
[0035]所述时刻指基准点的时频域图像开始记录后经过的时间；
[0036]步骤3.5，如果i小于m，如果j小于n，把j的值增加1，跳转步骤3.4；
[0037]如果i小于m，如果j等于n，把j的值置为1，把i的值增加1，跳转步骤3.4；如果i等于m，跳转步骤3.6并设置i的值为1；
[0038]步骤3.6，如果集合VSSi非空，对集合VSSi中的时刻进行升序排序，排序后集合VSSi中的时刻的第一个元素和第二个元素，分别记为第一元素E1和第二元素E2，跳转步骤3.7；
[0039]步骤3.7，计算元素差ΔE＝E1
‑
E2，获取第一元素和第二元素的来源震动传感器，利用下列式子获得最大时间差MaxΔt：
[0040]MaxΔt＝L0
÷
sqrt(1/(a
p
ρ))，
[0041]式中，a
p
为气体压缩因子，单位为Pa
‑1，ρ为气体密度，单位为kg/m3，sqrt()为开根号操作，L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络；步骤2，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合；步骤3，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置；步骤4，根据泄漏点的位置发出警报。2.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤1中，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络的子步骤为：在需要监测的市政管道以固定间隔L0布置震动传感器，构建震动数据收集网络，所述市政管道为天然气输送管道。3.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤2中，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合的子步骤为：每个震动传感器以时间间隔T0获取震动数据，对震动数据进行连续小波变换处理，得到当前市政管道的时频域图像，所述时频域图像作为震动数据；剔除无用数据，具体为市政管道在阀门关闭和开启时会产生不相关的波峰，需要从获取的震动数据中标记；震动波的传播时间为：Δt＝L
÷
sqrt(1/(a
p
ρ))，式中，单位为m/s，a
p
为气体压缩因子，单位为Pa
‑1，ρ为气体密度，单位为kg/m3，sqrt()为开根号操作，L为震动传感器距离阀门的距离，单位为m；以阀门动作的时刻为T0，获得每个震动传感器的波峰延迟Δt，则标记当前震动传感器在时刻T0+Δt的震动数据为无效数据；所有震动数据输出为震动数据集合。4.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤3中，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置的子步骤为：步骤3.1，设定一个基准点，根据震动波的传播时间Δt对每个传感器的时频域图像进行偏移校正使得所述时频域图像有一致的参考时间点；具体为，获得每个震动传感器与基准点的距离Lx，利用：Δt＝Lx
÷
sqrt(1/(a
p
ρ))，式中a
p
为气体压缩因子，单位为Pa
‑1，ρ为气体密度，单位为kg/m3，sqrt()为开根号操作，Lx为震动传感器距离基准点的距离，单位为m，获得算得当前震动传感器的时间偏移量Δt，在当前震动传感器的时频域图像中时间坐标往后偏移时间偏移量Δt；其他非基准点的震动传感器标记为震动传感器集合VS＝{VS1，VS2，VS3，
……
，VSn}，震动传感器的数量为n；步骤3.2，寻找基准点的时频域图像超过第一阈值的各个波峰，记为波峰集合WP＝{WP1，WP2，WP3，
……
，WPm}，获得第i个波峰Pi的时刻Ti，波峰集合WP中的元素对应时刻集合TP＝{TP1，TP2，TP3，
……
，TPm}，所述波峰集合WP中元素的数量及波峰集合WP中元素的数量，与对应时刻集合TP中元素的数量大小相等，都为m；所述波峰不包括被标记为无效数据的波峰；步骤3.3，设置i为1，设置j为1，初始化集合VSS，集合VSS＝{VSS1，VSS2，VSS3，
……
VSSm}，子元素VSSi是一个集合，跳转步骤3.4；步骤3.4，取波峰WPi和时刻TPi，在震动传感器集合VSj的时频域图像中根据波峰WPi和时刻TPi进行匹配；其中匹配的时刻范围为TPi
±
(0.05Δt)，即如果在时刻范围TPi
±
(0.05Δt)中传感器VSj存在与波峰WPi相似的波峰，如果存在在时刻范围TPi<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晗晨，黄国昌，叶世锋，徐光明，梁美花，李嘉荣，孙显炯，林德环，谢海健，曾燕华，
申请(专利权)人：广东众强建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：