[實用新型]一種新型滲漏預警系統

有效

• 申請號: 201720008602.0
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN206514082U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 毋焱;馮興房;鄧勇;陳國強
• 申請（專利權）人: 北京埃德爾黛威新技術有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司11230
• 代理人: 杜澄心,張亞軍

技術領域

本實用新型涉及信號與信息處理技術領域，具體地，涉及一種滲漏預警設備。

背景技術

滲漏預警設備是主要應用于供水管網，一般放置在井內管道上，通過震電傳感器拾取管道噪聲，通過分析噪聲的強度和頻譜分布特征，判斷滲漏是否發生，并及時將預警信息發送至監控中心或主要負責人手機。

當管道滲漏時，流體介質高速穿過滲漏空隙，由于震動、摩擦、減速、膨脹、撞擊等，流體產生雷諾應力或剪切力，形成滲漏噪聲。滲漏聲波以非頻散的平面波和頻散的高階聲模態形式在管道流體中傳播，受流體和管道衰減特性影響，隨著傳播距離增大，噪聲強度迅速減弱。利用管道滲漏時產生噪聲這一特點，國內外已經研制出多種管網滲漏檢測/監測設備(例如：聽漏儀、相關儀、滲漏預警等),噪聲檢測方法也是給水管網當前主要使用方法。

由于滲漏噪聲極其微弱，易受環境噪聲干擾，如何正確識別滲漏噪聲，需要對滲漏噪聲和環境噪聲各自的特點進行分析。理論和實際測試證明：管道環境噪聲屬于高斯白噪聲，頻譜功率分布符合高斯分布；相對環境噪聲，在滲漏噪聲傳播途徑中任一點，滲漏噪聲具有較穩定的噪聲強度和頻譜分布特征。其中噪聲強度特征判別方法也是當前國外主流滲漏預警產品(例如：英國豪邁)普遍采用的方法。

采用噪聲強度特征判別方法，一般選擇在夜間2:00～4:00期間采集噪聲數據，主要目的是為了降低環境噪聲干擾，降低誤報和漏報概率。采集時，按照固定間隔T秒(一般5～10秒，不同廠家略有不同)采集噪聲數據并計算噪聲強度，采集總次數N次(一般N>＝1000次)，為了便于分析，將N次采集到的噪聲強度離散序列定義為F(t)，同時定義強度范圍閾值Vth(一般設置5db左右，不同廠家略有不同)和切除值Vcut(一般設置20db左右，不同廠家略有不同)，滲漏判定方法：

1、當MIN(F(t)>＝Vcut且MAX(F(t))-MIN(F(t))<＝Vth時，有滲漏發生；

2、當MIN(F(t)<Vcut或MAX(F(t))-MIN(F(t))>Vth時，無滲漏發生；

其中MAX()取序列最大值，MIN()取序列最小值。這種方法主要依據滲漏噪聲強度相對穩定，而環境噪聲隨機性較強的特征判定滲漏是否發生。

雖然滲漏強度特征判別算法具有算法簡單、硬件成本低等優點，但抗干擾性能差，只能在夜間使用，存在誤報率和漏報率普遍偏高等不足。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種新型滲漏預警系統，以解決當前滲漏預警裝置抗干擾性能差，只能在夜間使用，不能24小時監測，存在誤報率和漏報率普遍偏高等技術問題。

為實現上述發明目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種新型滲漏預警系統，包括：

1)供電單元，為設備提供電力保障；

2)采集單元，用于拾取管道微弱的滲漏噪聲樣本；

3)高增益放大單元，用于對采集到的微弱管道噪聲高增益放大，并送至處理器內置ADC進行數據采集；

4)處理器單元：負責數據處理分析及預警輸出；該單元包括如下幾個子單元：

a)ADC子單元：對噪聲信息采樣轉換，獲取離散采樣數據；

b)FFT變換子單元：對采集噪聲樣本進行FFT變換，獲得噪聲頻域信息，并計算幅度譜；

c)自適應消噪子單元：定義一次完整采集過程，即采集間隔+采集時長，為一個采集周期，將連續m個采集周期定義為一個消噪周期，為每個頻點定義一個學習變量，學習變量用于指明當前頻點調整系數的位置,對每次采集數據執行FFT變換，并獲得輸入幅度譜，定義學習幅度譜，在每個采集周期對輸入幅度譜與學習幅度譜逐個頻點進行比較，以保留相對穩定的滲漏噪聲信息；包括：

比較單元，用于對輸入幅度譜和學習幅度譜比較，獲得頻譜變化狀態；

學習單元，用于對所述學習變量進行學習，跟蹤頻譜變化狀態；

調整單元，用于對所述學習幅度譜進行調整，獲取消噪后幅度譜；

d)頻譜相關分析子單元：消噪后數據通過頻譜相關分析算法進行頻譜相關運算，獲得噪聲相關系數值；包括：

接收單元，用于接收所述的幅度譜；

運算單元：用于對接收到的幅度譜和前一消噪周期幅度譜進行相關運算，獲得相關系數值；

存儲單元：用于存儲接收到的幅度譜；

e)預警分析子單元：對相關結果進行綜合統計分析，確認滲漏是否發生；包括：

接收單元，用于接收相關度值；