[实用新型]一种新型渗漏预警系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及信号与信息处理技术领域，具体地，涉及一种渗漏预警设备。

背景技术

渗漏预警设备是主要应用于供水管网，一般放置在井内管道上，通过震电传感器拾取管道噪声，通过分析噪声的强度和频谱分布特征，判断渗漏是否发生，并及时将预警信息发送至监控中心或主要负责人手机。

当管道渗漏时，流体介质高速穿过渗漏空隙，由于震动、摩擦、减速、膨胀、撞击等，流体产生雷诺应力或剪切力，形成渗漏噪声。渗漏声波以非频散的平面波和频散的高阶声模态形式在管道流体中传播，受流体和管道衰减特性影响，随着传播距离增大，噪声强度迅速减弱。利用管道渗漏时产生噪声这一特点，国内外已经研制出多种管网渗漏检测/监测设备(例如：听漏仪、相关仪、渗漏预警等),噪声检测方法也是给水管网当前主要使用方法。

由于渗漏噪声极其微弱，易受环境噪声干扰，如何正确识别渗漏噪声，需要对渗漏噪声和环境噪声各自的特点进行分析。理论和实际测试证明：管道环境噪声属于高斯白噪声，频谱功率分布符合高斯分布；相对环境噪声，在渗漏噪声传播途径中任一点，渗漏噪声具有较稳定的噪声强度和频谱分布特征。其中噪声强度特征判别方法也是当前国外主流渗漏预警产品(例如：英国豪迈)普遍采用的方法。

采用噪声强度特征判别方法，一般选择在夜间2:00～4:00期间采集噪声数据，主要目的是为了降低环境噪声干扰，降低误报和漏报概率。采集时，按照固定间隔T秒(一般5～10秒，不同厂家略有不同)采集噪声数据并计算噪声强度，采集总次数N次(一般N>＝1000次)，为了便于分析，将N次采集到的噪声强度离散序列定义为F(t)，同时定义强度范围阈值Vth(一般设置5db左右，不同厂家略有不同)和切除值Vcut(一般设置20db左右，不同厂家略有不同)，渗漏判定方法：

1、当MIN(F(t)>＝Vcut且MAX(F(t))-MIN(F(t))<＝Vth时，有渗漏发生；

2、当MIN(F(t)<Vcut或MAX(F(t))-MIN(F(t))>Vth时，无渗漏发生；

其中MAX()取序列最大值，MIN()取序列最小值。这种方法主要依据渗漏噪声强度相对稳定，而环境噪声随机性较强的特征判定渗漏是否发生。

虽然渗漏强度特征判别算法具有算法简单、硬件成本低等优点，但抗干扰性能差，只能在夜间使用，存在误报率和漏报率普遍偏高等不足。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型渗漏预警系统，以解决当前渗漏预警装置抗干扰性能差，只能在夜间使用，不能24小时监测，存在误报率和漏报率普遍偏高等技术问题。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种新型渗漏预警系统，包括：

1)供电单元，为设备提供电力保障；

2)采集单元，用于拾取管道微弱的渗漏噪声样本；

3)高增益放大单元，用于对采集到的微弱管道噪声高增益放大，并送至处理器内置ADC进行数据采集；

4)处理器单元：负责数据处理分析及预警输出；该单元包括如下几个子单元：

a)ADC子单元：对噪声信息采样转换，获取离散采样数据；

b)FFT变换子单元：对采集噪声样本进行FFT变换，获得噪声频域信息，并计算幅度谱；

c)自适应消噪子单元：定义一次完整采集过程，即采集间隔+采集时长，为一个采集周期，将连续m个采集周期定义为一个消噪周期，为每个频点定义一个学习变量，学习变量用于指明当前频点调整系数的位置,对每次采集数据执行FFT变换，并获得输入幅度谱，定义学习幅度谱，在每个采集周期对输入幅度谱与学习幅度谱逐个频点进行比较，以保留相对稳定的渗漏噪声信息；包括：

比较单元，用于对输入幅度谱和学习幅度谱比较，获得频谱变化状态；

学习单元，用于对所述学习变量进行学习，跟踪频谱变化状态；

调整单元，用于对所述学习幅度谱进行调整，获取消噪后幅度谱；

d)频谱相关分析子单元：消噪后数据通过频谱相关分析算法进行频谱相关运算，获得噪声相关系数值；包括：

接收单元，用于接收所述的幅度谱；

运算单元：用于对接收到的幅度谱和前一消噪周期幅度谱进行相关运算，获得相关系数值；

存储单元：用于存储接收到的幅度谱；

e)预警分析子单元：对相关结果进行综合统计分析，确认渗漏是否发生；包括：

接收单元，用于接收相关度值；