一种管网漏水监测定位装置及其监测定位方法

技术领域

本发明涉及管道漏损检测技术领域，更具体地说是一种管道漏水监测定位装置及其监测定位方法。

背景技术

民用及工业用水都是通过市政供水管网将用水输送到用户终端。管材质量、施工质量、应力作用、环境腐蚀等原因，都会导致供水管道出现漏水。管网漏水轻则影响水质、水压、水量等，进而影响供水的连续性，并造成供水公司经济损失和水资源浪费；重则还会存在安全性问题，危害公共生命财产安全，并对环境造成负面影响，如：路面塌陷，影响交通安全；长期漏水会造成建筑物出现质量问题；防空洞、地下室的各种缆线需定期检查井积水防止线缆损毁等问题。

现有技术中管网发生漏水后漏点的定位检测主要有两种方式：一、供水公司的传统方法是人工现场通过听音杆、地面拾音器或听漏仪人耳倾听辨别，该方法需在凌晨低噪音的环境下进行排查定位；二、使用漏水噪声监测仪吸附安装在供水管道的管壁上，所述漏水噪声监测仪在设定时段采集管壁漏水噪声数据并自动发送至平台，安装人员或分析人员可通过手机应用软件查看漏水信息，对管网漏损进行预定位。

第一种方式对低噪音环境要求高，且人工排查时间长、范围大、效率低下、定位准确度低，不能长时不间断地对管网进行漏水噪声监测；第二种方式虽然可以定时采集管壁漏水噪声并发回平台进行分析，但仅能对漏点初步预定位，还需要检漏人员到现场采用相关仪器对漏点进行精确定位；第二种方式都还存在部分噪声监测仪所放置的供水阀门井较深，2G、3G、4G、5G甚至是NB-IoT(窄物互联网，Narrow Band Internet of Things)、蓝牙、LoRa(远距离无线电，Long Range Radio)、433(无线收发模组)信号较差，不能有效将信号发出，而引出的天线延长线则会造成天线增益降低，天线接口泡水还会导致无线信号传输，降低管网漏点的定位精确度。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对现有技术中管网漏点定位效率和定位精度低的技术问题，本发明提供了一种管网漏水实时监测定位装置及其定位方法，可以帮助供水单位大面积、全天候、快速、高效地辨别漏点并对其自动准确定位。

2、技术方案

一种管网漏水监测定位装置，包括：噪声监测探头，所述噪声监测探头上设有声波收发装置；用以处理所述噪声监测探头采集的声波信号的信号采集处理器；及定位同步装置，所述定位同步装置包括定位装置和时间同步系统；所述噪声监测探头、信号采集处理器和定位同步装置均为电连接，所述噪声监测探头、信号采集处理器和定位同步装置均为电连接，管网与外界连通处设有井盖，所述信号采集处理器和定位同步装置通过连接件固定连接于井盖两侧。可选的，所述噪声监测探头还包括陶瓷压电单元、对陶瓷压电单元输出的信号进行放大处理的前置预处理电路、支撑部和磁性底座，所述前置预处理电路与信号采集处理器电连接，所述磁性底座设于所述噪声监测探头与管材连接处，所述支撑部设于所述前置预处理电路底部。可选的，所述噪声监测探头还包括包括配重块，所述配重块设于所述磁性底座上方。

可选的，所述陶瓷压电单元为柱体，所述陶瓷压电单元正负电极分别位于柱体的第一环面和第二环面，所述第二环面压在配重底座上与所述噪声监测探头外壳电气相连。

可选的，所述噪声监测探头还包括螺杆，所述陶瓷压电单位套设于所述螺杆上，所述陶瓷压电和螺杆间设有绝缘管柱。

可选的，所述信号采集处理器包括滤波器、放大电路、单片机、数据存储器和储能部，所述滤波器的输入端连接陶瓷压电单元的输出端，所述滤波器的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的I/O端与数据存储器的数据端连接，储能部用于对信号采集处理器的供电连接。

可选的，所述信号采集处理器还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与储能部电连接。

可选的，所述信号采集处理器设于井盖靠近管网一侧，所述定位同步装置设于井盖与外界连通的另一侧。

可选的，所述井盖包括突出壳体，所述突出壳体上设有凹槽，所述定位同步装置设于所述凹槽内。

可选的，同一管材上相邻所述噪声监测探头在所述同步定位装置作用下确定两者之间的距离为L

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种管网漏水监测定位装置及其监测定位方法，所述定位同步装置设于所述井盖上方，空间开阔，无线信号质量好，通讯质量提高，所述定位同步装置的定位和时间同步快速且精确度高，可以帮助供水单位大面积、全天候、快速、高效地辨别漏点并对其自动准确定位；

(2)本发明的一种管网漏水监测定位装置及其监测定位方法，所述定位同步装置和信号采集处理器可安装在现有的供水井盖孔洞两侧，无损安装，也便于寻找，无需开井盖即可发现设备位置；所述定位同步装置和信号采集处理器位置较高，避免了长期处于井下泡水损坏；

(3)本发明的一种管网漏水监测定位装置及其监测定位方法，通过所述相邻噪声监测探头收发声波信号确定不同管材的声波速度，由所述信息采集处理器根据声波速度生成噪声峰值图，并进行两两分析比较，确定漏点位置，更加准确高效。

附图说明

图1为本发明实施例的一种管网漏水监测定位装置整体结构图；

图2为本发明实施例的信号采集处理器和定位同步装置连接安装图；

图3为本发明实施例的噪声监测探头整体结构图；

图4为本发明实施例的定位同步装置安装图；

附图标号说明：1、噪声监测探头；11、陶瓷压电单元；111：第一环面；112：第二环面；12、前置预处理电路；13、支撑部；14、磁性底座；15、绝缘管柱；16、配重块；17、电性连接件；18、螺杆；19、电缆；2、信号采集处理器；21、储能部；3、定位同步装置；4、井盖；5、供水管阀门；6、连接件。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

一种管网漏水监测定位装置，包括：噪声监测探头1，所述噪声监测探头1上设有声波收发装置；用以处理所述噪声监测探头1采集的声波信号的信号采集处理器2；及定位同步装置3，所述定位同步装置3包括定位装置和时间同步系统；所述噪声监测探头1、信号采集处理器2和定位同步装置3均为电连接，所述噪声监测探头1、信号采集处理器2和定位同步装置3均为电连接，管网与外界连通处设有井盖4，所述信号采集处理器2和定位同步装置3通过连接件6固定连接于井盖4两侧。不同管材的声速不一样，通过所述时间同步系统统一同一管材上不同噪声监测探头1的初始时间，所述噪声监测探头1第一次安装在一管段时，所述噪声监测探头1发射管道测速信号并记录发射时间t

实施例2

如图3所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1技术方案的基础上，可以作如下改进，所述噪声监测探头1还包括陶瓷压电单元11、对陶瓷压电单元11输出的信号进行放大处理前置预处理电路12、支撑部13和磁性底座14，所述前置预处理电路12与信号采集处理器2电连接，所述磁性底座14设于所述噪声监测探头1与管材连接处，所述支撑部13设于所述前置预处理电路12底部。

所述噪声监测探头1通过所述磁性底座14吸附于管材上，所述噪声监测探头1通过所述陶瓷压电单元11将管壁的振动转换为噪声电压信号，经所述前置预处理电路12预处理(包括放大、干扰因素排除等预处理)后通过电缆18传输至所述信号采集处理器2，提高了所述信号采集处理器2的分析处理准确度；所述支撑部13提高了所述前置预处理电路12在管壁振动时的平衡稳定性。具体应用中，所述前置预处理电路包括放大电路，所述放大电路为数字式放大电路，主要核心为通过一个电阻改变放大电路的放大倍数，可将管壁微弱振动转换为电压信号再进行进一步放大，放大器的放大电阻值可通过单片机内部的数字接口进行控制切换改变。

实施例3

如图3所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1、2任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述噪声监测探头1还包括包括配重块13，所述配重块13设于所述磁性底座14上方。

从所述井盖2处放置噪声监测探头11时，所述噪声监测探头11在配重块13重力作用下呈自由下垂状态，便于所述磁性底座14吸附于待安装的管材。

实施例4

如图3所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1、2、3任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述陶瓷压电单元11为柱体，所述陶瓷压电单元11正负电极分别位于柱体的第一环面111和第二环面112，所述第二环面112压在配重底座上与所述噪声监测探头1外壳电气相连。

管壁振动由所述第二环面112输入所述陶瓷压电单元11，再由所述第一环面111输出至所述前置预处理电路12进行预处理。

实施例5

如图3所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1、2、3、4任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述噪声监测探头11还包括螺杆18，所述陶瓷压电单位11套设于所述螺杆18上，所述陶瓷压电单元11和螺杆18间设有绝缘管柱15。

所述螺杆18与所述噪声监测探头1外壳相连，所述陶瓷压电单元11和螺杆18间设有绝缘管柱15以使所述陶瓷压电单元11与螺杆18绝缘。

实施例6

如图2所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1-5任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述信号采集处理器2包括滤波器、放大电路、单片机、数据存储器和储能部21，所述滤波器的输入端连接陶瓷压电单元11的输出端，所述滤波器的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的I/O端与数据存储器的数据端连接，储能部用于对信号采集处理器的供电连接。

所述储能部21提供所述噪声监测探头1、信号采集处理器2和定位同步系统3需要的工作电能，所述噪声监测探头1将管壁的振动信号转换为噪声电压信号并传输至所述信号采集处理器2，所述信号采集处理器2通过滤波器对预设接收信号以外的带外噪声进行滤波处理，避免了外界持续噪声对管壁振动噪声采集的持续干扰，具体应用中，所述滤波器包括低通滤波器和高通滤波器，所述低通滤波器预设值为100Hz，所述高通滤波器预设值为2000Hz；所述放大电路对频率在预设的接收范围内的噪声电压信号进行放大处理并传输至所述单片机进行数字化AD转换；多组经过AD转换的数字信号经过数字信号分析处理后，将漏水的特征数据和选出的一组噪声强度最小的信号原始音频文件存储在所述数据存储器中，便于及时调用和进一步分析。

实施例7

如图2所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1-6任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述信号采集处理器2还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与储能部21电连接。

本发明的一种管网漏水监测系统在设定的与主站进行通讯的时间，通过所述无线通讯模块将保存在所述数据存储器的漏水特征数据和原始音频文件传送到云平台，并向主站查询是否有预设的命令和任务下发并需要立即或定时进行执行。通过设定不同的与主站进行通讯的时间，可以减少主站服务器的并发数据收发负担，提高了主站的运行稳定性；当所述主站连续几天发现某噪声监测探头1噪声较高时，所述主站可通过下发命令联动所有同一管道上的所有噪声监测探头1进行同步采集定位，极大的提高了定位效率和精确度。

实施例8

如图2所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1-7任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述信号采集处理器2设于井盖4靠近管网一侧，所述定位同步装置3设于井盖4与外界连通的另一侧。

所述井盖4与外界连通一侧空间开阔，所述定位同步装置3信号好，定位同步准确迅速；所述信号采集处理器2设于所述井盖4靠近管网一侧，线路安排合理，能优先对所述噪声监测探头1测得的噪声数据进行处理，再与所述同步定位装置3配合，实现漏点精确定位功能。

实施例9

如图4所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置，在实施例1-8任一技术方案的基础上，可以作如下改进，所述井盖4包括突出壳体，所述突出壳体上设有凹槽，所述定位同步装置3设于所述凹槽内。

所述突出壳体通常采用金属、水泥混凝土、树脂等材质，具有良好的耐碾压性，所述定位同步装置3设于所述突出壳体间的凹槽内，有效防止所述定位同步装置3被过往车辆碾压损坏，提高了所述定位同步装置3的使用寿命，减少了维修维护费用；具体应用中，所述定位同步装置可设置于所述凹槽内的落水孔处，进一步提高安装的便捷性。

实施例10

如图1所示，本实施例的一种管网漏水监测定位装置的监测定位方法，包括实施例1-9 任一技术方案的一种管网漏水监测定位装置，同一管材上相邻所述噪声监测探头1在所述同步定位装置3作用下确定两者之间的距离为L

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于发明的保护范围。