[發明專利]基于時域反射技術的鐵路給水管網檢漏系統及方法

在審

• 申請號: 202110230240.0
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113007612A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 辛志遠;杜永新;劉佳;張志斌
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G01M3/18;G01N27/22
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 鄭飛

本發明涉及給水管網技術領域，為基于時域反射技術的鐵路給水管網檢漏系統及方法，包括：位于地面上的鐵軌、時域反射儀及位于地面下的金屬給水管，時域反射儀的第一信號收發端與鐵軌電連接，時域反射儀的第二信號收發端與金屬給水管電連接，時域反射儀的第一信號收發端、鐵軌、土壤、金屬給水管及時域反射儀的第二信號收發端依次導通形成電壓階躍信號的反射電回路。針對鐵路給水管網特點，采用鐵軌、金屬管道或金屬示蹤線作為信號輸出端/接收端，以大地土壤作為導體構成閉合回路，通過檢測接收信號強度，識別土壤介電常數異常點，確定管網泄漏點，本發明不需要開挖既有管道，保證鐵路正常運營，操作簡單方便，投入成本低，識別精度高，速度快。

技術領域

本發明涉及給水管網技術領域，具體涉及基于時域反射技術的鐵路給水管網檢漏系統及方法。

背景技術

我國水資源短缺，水資源人均擁有量僅為2300立方米，相當于世界平均水平的1/4左右。隨著我國人口增加和經濟迅速發展，水資源供需矛盾持續加劇，在現有水資源的狀態下，減少漏失水量、提高水資源的利用效率已迫在眉睫。據調查表明，國內城市供水管網漏損率在15％以上，鐵路給水管網漏損率達20％以上，而發達國家的供水漏損率普遍在10％左右。如果漏失率能夠降低10個百分點，就可以節省至少52億噸水。

目前管網泄露檢測主要采用人工方式，聽音法是自來水企業應用最為普遍的方法，但是人力、物力花費較大，并且對檢漏工人的身體造成損害。

當前國內專利庫暫無專門適用于鐵路系統給水管網檢漏的專利，主要通過在管網節點設置大量傳感器，監測管道中壓力、流量、噪聲等信號，建立水力模型或者神經網絡深度學習模型，識別管網漏損點。申請號201911313009.7提出了一種給水管網漏損監測與定位的方法，通過在管網中安裝大量傳感器，利用水量平衡模型識別漏水分區，再比對噪聲頻譜信號定位漏損點，該方法采用的水量平衡模型參數依賴經驗值，可靠性不高，同時在給水管網中安裝大量傳感器，頻繁關閥做閉水試驗，影響日常生產生活用水需求，投資成本較高，降低用戶滿意度，實施難度較大。申請號201810702647.7提出了一種供水管網實時漏損分析方法，通過給水管網的水量、壓力、管道參數建立仿真模型，匹配預測值與實際值的差異，識別漏損情況，但在管網在線監測數據質量參差不齊，頻率較高的前提下，無法精準迅速的處理大量數據，誤報率較高。申請號201810527186.4提出的基于聚類和深度信念網絡的漏損初定位方法，通過建立并訓練漏損區域識別模型辨識漏損區域，但該方法無法準確識別漏點位置。申請號201811283725.0提出基于長短時記憶神經網絡模型的漏損識別方法，將傳感器獲得的數據處理后，訓練長短時記憶的神經網絡模型，對異常流量點進行識別。申請號201710998436.8提出基于門控循環單元的神經網絡模型，通過模型計算的時間序列向量與參考數據相對值的余弦距離，識別是否發生了漏損。這類神經網絡模型識別過程過于繁瑣，存在誤報率高、實際操作中可信度低等問題，浪費水務部門的人力物力財力。故亟需一種適用于鐵路給水管網特點的漏損檢測方法。

發明內容

本發明提供了一種基于時域反射技術的鐵路給水管網檢漏系統及方法，解決了以上所述的現有鐵路給水管網檢漏要求人員經驗豐富、老舊管網安裝傳感器實施困難且投入成本大、泄漏點識別誤報率高、定位精度低、耗時較久的技術問題。

本發明為解決上述技術問題提供了基于時域反射技術的鐵路給水管網檢漏系統，包括：位于地面上的鐵軌、時域反射儀及位于地面下的金屬給水管，所述時域反射儀的第一信號收發端與所述鐵軌電連接，所述時域反射儀的第二信號收發端與所述金屬給水管電連接，所述時域反射儀的第一信號收發端、鐵軌、土壤、金屬給水管及時域反射儀的第二信號收發端依次導通形成電壓階躍信號的反射電回路。

可選的，所述時域反射儀的第一信號收發端與所述鐵軌之間通過同軸電纜FB電連接，所述時域反射儀的第二信號收發端與所述金屬給水管之間通過同軸電纜FC電連接。

可選的，所述同軸電纜FB的探頭通過夾子或膠帶與所述鐵軌固定連接，所述同軸電纜FC的探頭通過夾子或者膠帶與所述金屬給水管固定連接。