一种水利工程管道防漏检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及水利工程管道防漏检测技术领域，尤其涉及一种水利工程管道防漏检测系统及其方法。

背景技术

水利工程中管道的泄露检测一直是本领域的必要技术，随着科技的发展，具备传输自身压力数据的压力表已经问世，但是由于特殊环境的原因，很多压力表仍然有专人进行查抄记录，需要对大量的数字进行查抄与汇总，由于压力表的查抄环境往往不太理想，因为结果可能会存在错误，同时很多旧管道仍然装配着老式压力表一起更换新式的压力表成本较高，同时单独采用水听器或者压力表进行泄露检测，由于信息获取的片面，可能会会存在检测不准的现象，同时获取的数据较为单一，难以进一步确定泄漏的情况。

发明内容

鉴于背景技术存在的不足，本发明涉及一种水利工程管道防漏检测系统及其方法，通过对压力表安装简易的表针识别系统，对压力表的数据进行精准的读取，同时结合水听器监测，通过两方面的数据进行结合判断泄漏情况，节约了老式压力表更换的成本。

本发明涉及一种水利工程管道防漏检测系统，包括管道、压力表、水听器和表针识别系统，所述压力表安装于管道中段，用于识别管道内压力变化来判断管道是否泄漏，所述水听器用于监听管道声波频率是否存在异常，所述表针识别系统用于识别压力表的表针坐标。

通过采用上述方案，通过表针识别系统监测压力表数值，压力表监测管道内压力，水听器监测声波频率的变化，通过压力表与水听器结合对管道的泄漏监测更准确。

进一步的，所述表针识别系统包括高清摄像头和可运行图像识别程序的处理器，所述高清摄像头和可运行图像识别程序的处理器电性连接，所述高清摄像头用于识别压力表的指针，所述可运行图像识别程序的处理器用于计算压力表指针的坐标。

通过采用上述方案，通过高清摄像头采集图像，通过图像识别程序对图像进行处理。

进一步的，所述水听器设有多个。

通过采用上述方案，方便对较长管道进行监测，同时方便判断泄漏位置与长度。

进一步的，所述压力表设有多个。

通过采用上述方案，方便对较长管道进行监测，同时方便判断泄漏位置与长度。

本发明还提供了一种水利工程管道防漏检测方法，采用上述的一种水利工程管道防漏检测系统，具体包括以下步骤：

S1、水听器对管道的声波震动进行监测，压力表对管道的压力进行监测；

S2、水听器与数据处理系统进行通讯连接，水听器采集的信号传入数据处理系统，同时再数据处理系统中存入标准状态下压力表检测数据所对应的管道震动声波频率区间；

S3、水听器采集的整条管道的声波数据，将数据先经过傅里叶变化后，进行图像频域信号图像对比，横坐标即为分离出的正弦信号分信号相对应的频率，纵坐标为加权密度，用于表示原始信号中的概率密度，设采集频率为F’，采集点数为N，频谱分辨率F，其关系则为F＝F’/N，则有频谱图上横坐标第n点所表示的特征信号频率F

S4、监测异常时间的持续性，判断声波异常是否由外部因素干扰；

S5、如果排除外部干扰因素，之后通过S3步骤中所得的异常数据所产生的时间，对其时间压力表的数值进行对比，同时对该水听器相邻水听器所采集的信号通过S3步骤中的声波信号处理方式进行处理，并进行对比，以用于判断是否泄漏位置与泄漏长度。

通过采用上述方案，水听器与压力表结合对管道进行监测，水听器监测的声波数据通过傅里叶变化更方便系统进行分析，同时结合相邻的水听器数据进行分析，获得更加精准的泄漏信息。

进一步的，S1步骤中，压力表的数值通过表针识别系统进行识别读取。

通过采用上述方案，更加精准的读数，同时节约人力成本与计数压力表更换成本。

进一步的，表针识别系统的高清摄像头对压力表的表盘进行拍照，通过小波变换后，提取特征值获得表盘的刻度轮廓和表针轮廓，通过预设的表针长度判定表针的旋转点(即圆心坐标)和表针的指向端点坐标，在通过图像的表针轮廓相对于刻度轮廓的位置，判断表针的旋转端点与移动端点，将坐标从笛卡尔坐标转化为极坐标，计算出角度，通过角度计算出压力表的数值。

通过采用上述方案，可以适应更多不同的压力表表盘，通过极坐标计算角度，可以忽略压力表表达数字不清晰对结果的影响。

具体实施方式

以下将结合本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

本发明的实施例1，涉及一种水利工程管道防漏检测系统及其方法，其中一种水利工程管道防漏检测系统，包括管道、压力表、水听器和表针识别系统，所述压力表安装于管道中段，用于识别管道内压力变化来判断管道是否泄漏，所述水听器用于监听管道声波频率是否存在异常，所述表针识别系统用于识别压力表的表针坐标。

通过表针识别系统监测压力表数值，压力表监测管道内压力，水听器监测声波频率的变化，通过压力表与水听器结合对管道的泄漏监测更准确。

所述表针识别系统包括高清摄像头和可运行图像识别程序的处理器，所述高清摄像头和可运行图像识别程序的处理器电性连接，所述高清摄像头用于识别压力表的指针，所述可运行图像识别程序的处理器用于计算压力表指针的坐标。

所述水听器设有多个，所述压力表设有多个，同时设置与压力表数量对应的高清摄像头。

一种水利工程管道防漏检测方法，采用上述的一种水利工程管道防漏检测系统，具体包括以下步骤：

S1、水听器对管道的声波震动进行监测，压力表对管道的压力进行监测；

S2、水听器与数据处理系统进行通讯连接，水听器采集的信号传入数据处理系统，同时再数据处理系统中存入标准状态下压力表检测数据所对应的管道震动声波频率区间；

S3、水听器采集的整条管道的声波数据，将数据先经过傅里叶变化后，进行图像频域信号图像对比，横坐标即为分离出的正弦信号分信号相对应的频率，纵坐标为加权密度，用于表示原始信号中的概率密度，设采集频率为F’，采集点数为N，频谱分辨率F，其关系则为F＝F’/N，则有频谱图上横坐标第n点所表示的特征信号频率F

S4、监测异常时间的持续性，判断声波异常是否由外部因素干扰；

S5、如果排除外部干扰因素，之后通过S3步骤中所得的异常数据所产生的时间，对其时间压力表的数值进行对比，同时对该水听器相邻水听器所采集的信号通过S3步骤中的声波信号处理方式进行处理，并进行对比，以用于判断是否泄漏位置与泄漏长度。

S1步骤中，压力表的数值通过表针识别系统进行识别读取。

表针识别系统的高清摄像头对压力表的表盘进行拍照，通过小波变换后，提取特征值获得表盘的刻度轮廓和表针轮廓，通过预设的表针长度判定表针的旋转点(即圆心坐标)和表针的指向端点坐标，在通过图像的表针轮廓相对于刻度轮廓的位置，判断表针的旋转端点与移动端点，将坐标从笛卡尔坐标转化为极坐标，计算出角度，通过角度计算出压力表的数值。

其中S5步骤中结合相邻水听器所采集的信号进行辅助判断具体是指：先将标准管道的各个水压下的水听器采集的声波数据对照，将上述数据导入卷积神经网络进行正学习，获得标准管道下相邻水听器的声波数据与数据差异，在出现超过卷积神经网络中的数值时，则判定管道弧形出现泄漏，如果现场检测发现并无泄漏时，根据声波数据分析的数据时间，确认产生原因，将该原因所导致的数据导入卷积神经网络通过负学习屏蔽该干扰，从而在使用的过程中，进一步完善各种情况，对异常信息的处理更加准确。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。