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一种机场给水管网监测初定位系统及方法与流程

  • 国知局
  • 2024-09-05 14:44:21

本发明涉及水压数据处理,尤其涉及一种机场给水管网监测初定位系统及方法。

背景技术:

1、机场作为人们出行重要的交通枢纽之一。由于其自身的特殊性,机场的用水量大且用水点较为分散,导致机场的给水管网铺设长度可达5-10km左右。一般情况,机场给水管网埋设在地下,由于给水管网腐蚀、接口老化和阀门密封不严密等各种原因均会导致管网发生漏损现象。若管网漏损长时间未被发现,将会导致大量的水资源浪费。水资源是宝贵的自然资源,在缺水地区保护水资源刻不容缓,然而管网漏损是导致大量水资源浪费的重要原因之一。因此,如何快速有效找到管网漏损并进行管网维修显得十分重要。传统的管网检漏是采用听漏棒等检漏仪器对管网逐段检查,这种检漏方式适用于小范围的管网,面对大范围的管网,此种方式不仅效率很低,还浪费大量的人力与物力资源。

2、现有技术一,申请号:cn 202010965632.7公开了一种声振法漏水检测方法,包括机械式听漏棒和电子放大式测漏仪,所述电子放大式测漏仪包括拾振传感器、放大电路、滤波电路、显示器、供电电源和耳机,机械式听漏棒包括传声杆和谐振腔,将拾振传感器与待测管道连接,或者将拾振传感器与传声杆连接,随后将传声杆接触管道,此过程中应保持手持传声杆的稳定和拾振传感器的连接稳定性,其中,若待测管道深埋于地下,传声杆应选择适当的阀门阴井处进行接触检测。虽然通过与机械式听漏棒和电子放大式测漏仪的配合使用使声振法漏水检测的手段更加多样化,同时将机械式检测与电子式检测相结合,有效减少了检测过程中投入的成本。但是一次实际检测管网范围有限,不适用于机场内管网检测,导致管网检漏效率较低。

3、现有技术二,申请号:cn202410157076.9公开了一种水管检漏装置,包括水箱以及设置于水箱内部两侧的连接管,两连接管相互靠近的一端一体成型有压环,两个所述连接管内均滑动设置有密封块,且两密封块之间设置有卡接组件,其中一个所述连接管处设置有与密封块相连接的驱动组件;通过设置的卡接组件与驱动组件相配合,在管件转动至水箱内部的过程中,两密封块能够相互靠近并压缩管件内的气体,利用压缩的气体能够对管件上的漏点进行检测,虽然相比于传统的利用气泵向管件内注入气体,此装置在使用过程中不需要频繁地对气泵接头进行拆卸和安装,从而使得操作更加简便。但是设备需要部署及安装,而且移动不变,不利于有效提升机场管网检测效率。

4、现有技术三,申请号:cn 202311747688.5公开了一种基于工业互联网的供水管网检漏装置及方法,包括顶板和底板,并且顶板位于底板的上方,顶板与底板的前后侧壁之间设置有连接组件,顶板的底部与底板的顶部上均设置有更换组件;连接组件包括转动槽、连接槽、转轴、转动杆、滑腔、挤压板、拉杆、卡板、弹簧、插杆、插孔和把手,转动槽设置在底板上,连接槽设置在顶板上,转轴转动连接在转动槽的左右内壁之间。虽然通过在顶板与底部之间设置连接组件,可以实现检漏装置的快速安装与拆卸,解决了传统使用螺栓固定带来的问题,有利于提高工作效率。但是其体积相对较大,不利于机场范围内大面积管网的检测,增加了人工成本。

5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在管网检测方式存在检测方式费事费力,漏水效率较低的问题。因而,本发明提供一种机场给水管网监测初定位系统及方法,能够快速定位管网漏损区域,为管网漏损维修提供依据,不仅减少水资源的流失,还节省了大量的人力与物力。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种机场给水管网监测初定位系统及方法,以解决现有技术中检测方式费事费力,漏水效率较低的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种机场给水管网监测初定位系统,所述机场给水管网监测初定位系统包括:

4、数据采集模块,用于通过安装在给水管网上的水压监测器,检测附近管网的水压数据,检测周期预设为每间隔10min-30min检测一次;

5、数据传输模块,用于接收给水管网上水压监测器检测的水压数据通过无线传输方式输送至机场中心机房的服务器;

6、数据处理模块,用于将检测的水压数据与正常工况下的水压数据进行对比分析。

7、作为本发明的进一步改进,数据采集模块,包括:

8、布局获取子模块,用于根据收集到的机场建造时管网布置走向的数据,建立管网布局的地理信息模型,包含管道的位置、长度、直径及连接关系信息;用于使用地理信息软件的空间分析功能,对管网布局进行分析,识别管道的连接关系和路径;

9、节点分析子模块,用于将管道的位置、长度、直径及连接关系信息,以及管道的连接关系和路径导入到地理信息软件中,选择缓冲区分析工具,根据缓冲区距离,创建缓冲区,将创建的缓冲区图层与管道连接节点图层进行叠加分析,根据叠加分析的结果,识别出缓冲区内的关键节点,汇流点、分流点和管网交叉口,根据图层属性或空间位置进行筛选和标识;

10、位置输出子模块,用于根据关键节点,在关键节点安装水压监测器,得到水压监测器的安装位置,并按照关键节点的权重依次编号。

11、作为本发明的进一步改进,位置输出子模块,包括:

12、位置获取单元,用于记录每个水压监测器的安装位置,使用坐标或地理位置描述表示安装位置;每个安装位置确定一个权重值,权重值根据汇流点、分流点和管网交叉口依次降低;

13、排序执行单元,用于根据安装位置的权重值,将安装位置由高到低进行排序;

14、位置编号单元,用于按照排序后的顺序,为每个安装位置进行编号,编号使用数字编号或字母编号。

15、作为本发明的进一步改进,数据采集模,还包括:用于管网运行分析、管网漏损模拟、管网漏损事件判定和管网水压监测器优化布局的监测设备布局子模块。

16、作为本发明的进一步改进,监测设备布局子模块,包括:

17、管网运行分析单元,用于将机场给水管网在epanet软件上做水力运行分析,从而掌握正常工况下水压波动区间;

18、管网漏损模拟单元,用于在epanet软件上模拟给水管网漏损,每根管道间隔50m开一个泄漏口,从而掌握管网漏损时的水压信息;

19、管网漏损事件判定单元,用于正常状况下,给水管网在运行时有一定区间内的水压波动,但超过正常水压波动区间,则判定为管网处于异常状态,有可能发生管道漏损事件;

20、管网水压监测器优化布局单元,用于在管网内随机布局20%节点个数的水压监测器,监测管网漏损事件,然后通过智能优化算法基于边际效益原则找到监测管网漏损事件个数最佳时的水压监测器布局数量和位置。

21、作为本发明的进一步改进,数据传输模块,包括:

22、目标数据获取子模块,用于采集机场给水管网的环境信息得到目标数据,并将目标数据作为模拟无线信号环境;

23、接收信号发生子模块,用于模拟无线信号源在模拟无线信号环境下,模拟生成水压数据无线传输信号,并且将水压数据无线传输信号传输至服务器,并得到服务器的信号接收结果,记作接收信号;

24、信号偏差对比子模块,用于对比水压数据无线传输信号与接收信号,得到信号对比偏差;并且基于信号对比偏差,通过服务器对接收信号进行处理。

25、作为本发明的进一步改进,信号偏差对比子模块,包括:

26、信号采样单元,用于对水压数据无线传输信号进行采样,将连续的水压数据无线传输信号转换为离散的水压数据无线传输信号;

27、信号转换单元,用于利用傅里叶变换将水压数据无线传输信号从时域转换为频域,将傅里叶变换得到的频谱信息使用幅度谱表示信号的频域幅度特征,相位谱表示信号的相位特征,功率谱表示信号的功率特征;

28、特征提取单元,用于选择进行提取,对比不同信号的频谱特征,通过计算相关系数相似性指标比较频谱能量分布的相似程度;根据相似程度的结果,使用统计方法计算信号对比偏差,并得到一个数值化的偏差度量。

29、作为本发明的进一步改进,数据处理模块,包括:

30、水压数据读取子模块,用于读取检测到的水压数据和正常工况下的水压数据;

31、水压数据对比子模块,用于将检测到的水压数据与正常工况下的水压数据进行对比;通过比较水压下降的程度,判断管网水压是否处于异常状态;

32、数据标记子模块,用于根据正常工况下的水压数据,计算出正常水压波动的区间范围;若水压下降的程度超过正常的水压波动区间,将当前水压数据标红显示,并显示水压监测器的编号;若水压数据在正常水压波动区间内,将水压数据标绿显示。

33、作为本发明的进一步改进,水压数据对比子模块,包括:

34、管网模型建立单元,用于使用epanet建立管网水力模型,包括管道、阀门及水泵元件的几何、材料和操作参数,以及初始条件和边界条件;设定正常工况下的水压数据;

35、模型运行计算单元,用于通过改变模型中的某些参数或引入漏损情况,模拟管网的异常情况;运行管网水力模型,计算得到模拟的水压数据,获取每个节点或管段的水压值;

36、对比分析单元,用于将模拟得到的水压数据与正常工况下的水压数据进行对比,比较每个节点或管段的水压下降程度,或者与正常水压波动区间进行对比;根据对比分析的结果,判断管网水压是否处于异常状态,如果水压下降程度超过正常范围或者超过预设的阈值,判定为异常状态。

37、为实现上述目的,本发明还提供了如下技术方案:

38、一种机场给水管网监测初定位方法,其应用于所述的机场给水管网监测初定位系统,所述机场给水管网监测初定位方法,包括:

39、利用智能优化算法找到给水管网的水压监测器布局数量和位置,每个水压监测器检测附近管网的水压数据;

40、将检测的管网的水压数据通过无线传输方式传输至机场的中心服务器;

41、服务器根据管网的水压数据进行分析,判断管网的水压数据是否异常,若异常将显示当前管网的水压数据的水压监测器编号;机场后期工作人员根据水压监测器编号找到管网漏损区域,再在此区域做更精密的检测,最终找到管网漏损处并维修。

42、本发明数据采集模块通过水压监测器检测给水管网的水压数据,并按照预设周期进行检测,实时获取给水管网的水压数据,为后续的分析和处理提供数据基础。数据传输模块通过无线传输方式将水压监测器检测到的数据传输至机场中心机房的服务器,将采集到的水压数据及时传输至服务器,方便后续的数据处理和分析。数据处理模块将检测到的水压数据与正常工况下的水压数据进行对比分析,并根据分析结果标识异常或正常状态,通过对比分析,及时发现给水管网中的异常情况,如管网漏损,以便采取相应的措施修复,确保管网的正常运行。

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