一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法与流程

1.本发明涉管道滴漏检测技术领域，具体为一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法。


背景技术：

2.管道滴漏检测有多种常见方法，流量平衡法、负压波检测法、红外热成像法、压力梯度法、探地雷达法及声波检测法；声波检测法是通过捕获物体振动测量方法，特别适用于小漏点、难以检测场景，对管道早期微漏水预防及破损检验具有重要意义；供水管道内的水具有一定的压力，当供水管道发生漏损，管道内的水由于压力会沿着管道裂缝或小孔向外喷射出来，与管道或管道周围的埋设介质发生摩擦而产生振动，从而产生声音信号；由于管道内外存在压力差，管道内部水流出产生涡流、湍流等物理过程，由于振动产生条件的不同，所以伴随有不同频率的振动产生不同频率的声音；振动频率和振动的强弱与管道内部压力大小、管道破损形状、材质及周围埋设土质不同等因素有关。
3.由于管道周围环境以及管道自身材质等外在因素的影响，采集的声波往往伴随着较强的干扰噪声，所以必须对采集到的漏损声波进行滤波处理，提高对干扰噪声以及管道系统共振噪声的抑制，声波检测法适应范围广泛，能够实现实时在线检测管道运行状态，并且对管道漏损点定位更加精准，因此该方法已经成为管道漏损的主要研究方法与应用方式，我们设计了一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法。


技术实现要素：

4.本发明提供一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法可以解决上述背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种供水管道智能区域检测系统，包括多套前端音频采集器、云端服务器、手机或pc，所述供水管道智能区域检测系统的应用方法包括以下步骤：
6.步骤一，组网及设备布控安装：前端测量设备直接安装窨井内，底端自带磁性，安装方便(pvc材质管道需额外固定)；安装完毕后现场可用终端设备自测网络通讯质量，防止窨井太深导致前端采集设备与后台服务器无法正常通讯，如通讯质量太差可外置无线信号增强器等手段；pc机与手持终端可同时与后台服务器通讯，方便及时查看漏声数据及警示；
7.步骤二，获取原始管道数据：拾音器采集漏点噪声经两级预放大后，一路直接送入rms电路，测量管道漏点噪声幅值，测量值送入后台服务器存储；另一路经lf滤波电路、agc后级放大、ad采样、数字压缩等后，通过4g网络送入后台服务器存储，各测量点的流速、流量数据采集后也送入后台服务器存储，完成原始数据收集功能；
8.步骤三，处理原始数据：对原始音频数据解压还原，fft计算获取频谱值；fft频谱数据与数据库原始样本数据比较，动态滤波剔除噪声，获取真实有效漏声数据后进行存储；综合多个测量点有效漏声数据、漏声rms值、流量流速数据判断是否存在漏点及漏点的位
置；
9.步骤四，前端设备参数设置、数据查看：终端设备，绘制数据谱图、漏点警示、回放录音、前端设备参数设置及状态查看，绘制测量数据曲线图及音频频谱图，查看漏点的频点；原始数据外放听音，再次确实管道是否存在破损液漏，如确认存在管道破损将当前数据存入数据库作为原始样本数据，便于后续比较、快速确认漏点；前端设备工作参数及状态可以通过终端设备设置与测量，如工作时间、工作时长、网络通讯质量等。
10.优选的，系统采用低频高灵敏度拾音电路设计方案，采用两级高抗干扰、低噪声微信号共模前置预放大，后级agc动态放大电路，采用单通道共模输入，高阶次滤波音频降噪电路，高保真数字压缩及录音电路，高保真数字压缩及录音电路，超声波流量流速测量，辅助漏点检测电路。
11.优选的，系统采用低功耗、低噪声ic电路设计、低纹波电源方案。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明系统由多套前端音频采集器、云端服务器、手机或pc组成，采用区域筛查 定点智能匹配相结合，具有区域筛查广泛与大数据智能匹配检测功能，通过对管道进行多点布控、监控，采用高灵敏度拾音、两级预放大、滤波、ad转换、数字压缩、数据云端传输及存储、fft计算及频谱分析、噪音剔除滤波及有效漏声自动提取、大数据样本库匹配，另外辅助检测功能包括使用超声波流量流速检测、漏声rms值测量，对rms幅值、各采集点流速流量数据、大数据智能匹配等多种测量及分析手段，快速确定管道是否存在漏点及漏点位置，本系统全程自动完成，如有识别到可能存在漏点会自动给出警示，通过录音回放、谱数据可以复验漏点，防止误判，支持手机终端监控软件，可及时查看拾音器原始数据、原始fft频谱数据及滤波后频谱数据、录音回放、漏点警示功能等，另终端可以动态设置工作参数、查看设备状态参数等信息。
附图说明
13.图1为本发明一种供水管道智能区域检测系统的组成图；
14.图2为本发明一种供水管道智能区域检测系统应用方法的流程图；
15.图3为本发明一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法的信号处理示意图；
16.图4为本发明一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法的系统组网智能监控示意图。
具体实施方式
17.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1
20.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种供水管道智能区域检测系统及其应用方法，一种供水管道智能区域检测系统，包括多套前端音频采集器、云端服务器、手机或
pc，供水管道智能区域检测系统的应用方法包括以下步骤：
21.步骤一，组网及设备布控安装：前端测量设备直接安装窨井内，底端自带磁性，安装方便(pvc材质管道需额外固定)；安装完毕后现场可用终端设备自测网络通讯质量，防止窨井太深导致前端采集设备与后台服务器无法正常通讯，如通讯质量太差可外置无线信号增强器等手段；pc机与手持终端可同时与后台服务器通讯，方便及时查看漏声数据及警示；
22.步骤二，获取原始管道数据：拾音器采集漏点噪声经两级预放大后，一路直接送入rms电路，测量管道漏点噪声幅值，测量值送入后台服务器存储；另一路经lf滤波电路、agc后级放大、ad采样、数字压缩等后，通过4g网络送入后台服务器存储，各测量点的流速、流量数据采集后也送入后台服务器存储，完成原始数据收集功能；
23.步骤三，处理原始数据：对原始音频数据解压还原，fft计算获取频谱值；fft频谱数据与数据库原始样本数据比较，动态滤波剔除噪声，获取真实有效漏声数据后进行存储；综合多个测量点有效漏声数据、漏声rms值、流量流速数据判断是否存在漏点及漏点的位置；
24.步骤四，前端设备参数设置、数据查看：终端设备，绘制数据谱图、漏点警示、回放录音、前端设备参数设置及状态查看，绘制测量数据曲线图及音频频谱图，查看漏点的频点；原始数据外放听音，再次确实管道是否存在破损液漏，如确认存在管道破损将当前数据存入数据库作为原始样本数据，便于后续比较、快速确认漏点；前端设备工作参数及状态可以通过终端设备设置与测量，如工作时间、工作时长、网络通讯质量等。
25.进一步的，系统采用低频高灵敏度拾音电路设计方案，采用两级高抗干扰、低噪声微信号共模前置预放大，后级agc动态放大电路，采用单通道共模输入，高阶次滤波音频降噪电路，高保真数字压缩及录音电路，高保真数字压缩及录音电路，超声波流量流速测量，辅助漏点检测电路。
26.进一步的，系统采用低功耗、低噪声ic电路设计、低纹波电源方案。
27.本系统具有微弱信号高灵敏度、多级高增益范围放大，压电系数71
×
c/n；专用信号rms测量电路，准确反馈漏声强度，精度rms≤0.01mv；超声外置流量测量电路，最小测量值≥0.03m3/s(dn:15mm)，实时反馈管道流速、流量统计；20k高保真输入带宽，16bit采样精度、32k采样率音频录制电路；智能音频数据软处理，有效提取漏损样本；可对大区域实时监控，数据自动定时采集、软件分析、给出警示；手机端可快速查看测量点流速、漏声强度、频谱、回放漏损音频等信息。
28.本发明供水管道智能区域检测系统包括多套前端音频采集器、云端服务器、手机或pc，通过以下步骤完成整个供水管道智能区域检测，步骤一，组网及设备布控安装：前端测量设备直接安装窨井内，底端自带磁性，安装方便(pvc材质管道需额外固定)；安装完毕后现场可用终端设备自测网络通讯质量，防止窨井太深导致前端采集设备与后台服务器无法正常通讯，如通讯质量太差可外置无线信号增强器等手段；pc机与手持终端可同时与后台服务器通讯，方便及时查看漏声数据及警示；步骤二，获取原始管道数据：拾音器采集漏点噪声经两级预放大后，一路直接送入rms电路，测量管道漏点噪声幅值，测量值送入后台服务器存储；另一路经lf滤波电路、agc后级放大、ad采样、数字压缩等后，通过4g网络送入后台服务器存储，各测量点的流速、流量数据采集后也送入后台服务器存储，完成原始数据收集功能；步骤三，处理原始数据：对原始音频数据解压还原，fft计算获取频谱值；fft频谱
数据与数据库原始样本数据比较，动态滤波剔除噪声，获取真实有效漏声数据后进行存储；综合多个测量点有效漏声数据、漏声rms值、流量流速数据判断是否存在漏点及漏点的位置；步骤四，前端设备参数设置、数据查看：终端设备，绘制数据谱图、漏点警示、回放录音、前端设备参数设置及状态查看，绘制测量数据曲线图及音频频谱图，查看漏点的频点；原始数据外放听音，再次确实管道是否存在破损液漏，如确认存在管道破损将当前数据存入数据库作为原始样本数据，便于后续比较、快速确认漏点；前端设备工作参数及状态可以通过终端设备设置与测量，如工作时间、工作时长、网络通讯质量等，本系统适用于城市供水管道大规模监控，特别针对老旧小区，一个区域检测完毕后可以方便移动到下一个继续区域，本系统实现对大范围区域测量监控、智能样本数据匹配检索，综合多个测量点数据快速判断存在的漏点及漏点位置，具备一定的使用前景。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。