[發明專利]一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法

有效

• 申請號: 202110829573.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113586969B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 徐哲;車斌斌;倪紅霞;涂正沁;陳暉;何必仕;陳軍松;徐兵
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;浙江正泰中自控制工程有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G06F30/18;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明涉及一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法。本發明采用常規壓力計在線檢測所關注區塊管網水壓，借助穩態、瞬態水力模型模擬分析常見啟停泵和大用戶進水干擾，提出一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法。本發明能較好保證爆管偵測的靈敏性和準確性。同時，降低智能壓力計采樣頻率、時鐘同步及前端計算等要求，降低功耗，提高現場實時處理能力。

技術領域

本發明涉及供水管網漏損檢測領域，具體是一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法。

背景技術

城市供水管網由于管材老化或者遭受車輛重壓等原因，會發生漏損，如果漏損沒有及時被發現，往往裂口會擴大，惡化成爆管。管網爆管會嚴重影響企業或居民正常用水，造成水資源的浪費和停工停產經濟損失，甚至因爆管造成水質二次污染而危害公眾健康。因此，及時、準確的爆管偵測方法具有十分重要的現實意義。

現有的爆管偵測方法大多基于穩態壓力信號，由于其采樣頻率較低，對小規模爆管很不靈敏^[1][2]?；谒矐B壓力信號的泄漏偵測，在長距離輸水管已經廣泛應用，但在城市供水管網應用很少。盡管基于瞬態壓力信號的偵測方法靈敏度高，但由于實際供水管網運行情況復雜，易受到啟停泵、大用戶開關閥等常規動作干擾而產生誤報警。

文獻^[3]采用高頻率、高精度的壓力計陣列在線檢測易爆區塊市政管網水壓，充分利用其高頻信號檢測能力，通過在背景噪聲中檢測出負壓波瞬態信號，快速準確識別內外源擾動、正常用水和異常爆管，既提高偵測敏感性，又降低誤報率,最終克服了文獻^[1][2]利用傳統SCADA穩態壓降信號只能偵測大管徑爆管的局限。但是，采用高頻率、高精度的智能壓力計，一方面功耗較大，不利于電池供電模式下的現場運行；另一方面需要精確測量、比對同源負壓波信號，計算量大，不利于智能壓力計直接MCU組網處理。

文獻^[4]提出的基于極限學習機的城市供水管網爆管預警方法，既忽略了背景噪聲，又是利用EPANET軟件仿真得到的穩態壓力差，其爆管檢測有效性不高。

[1]許剛,陳冬雷,吳卓禎,等.大規模供水管網爆管實時報警技術研究[J].中國給水排水,2014,30(21):58-60.

[2]趙丹丹,程偉平,許剛,等.供水管網系統爆管可監控最小管徑分析方法研究[J].中國給水排水,2014(23):117-122.

[3]杭州電子科技大學.一種市政管網爆管監測系統及方法:CN202011252582.4[P].2021-02-19.

[4]天津大學.基于極限學習機的城市供水管網爆管預警方法:CN201910776069.6[P].2019-12-13.

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明借助穩態、瞬態水力模型，進行干擾信號分析判斷，提出一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，旨在降低誤報率，提高檢測的準確性，同時降低智能壓力計采樣頻率、時鐘同步及前端計算等要求，降低功耗，并提高現場處理能力。

本發明包括以下步驟：

步驟1、對所關注區塊管網進行壓力監測點布陣

對所關注區塊的局部管網部署智能壓力計監測點，相鄰監測點間距1km；所述智能壓力計的采樣頻率為0.1Hz～0.033Hz，采樣精度1級；

從水司SCADA中獲取監測點10km范圍內的泵站啟停泵機實時數據和5km范圍內的大用戶遠傳大表實時數據，這兩項實時數據的采樣頻率為分鐘級。

步驟2、建立所關注區塊管網的穩態和瞬態水力模型

(1)穩態水力模型建立：利用GIS圖建立區塊供水管網基本結構，設置管道和節點基本信息。