[发明专利]一种市政管道漏洞预测预警方法及系统

权利要求书

1.一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络；

步骤2，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合；

步骤3，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置；

步骤4，根据泄漏点的位置发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤1中，在市政管道布置震动传感器，构建震动数据收集网络的子步骤为：

在需要监测的市政管道以固定间隔L0布置震动传感器，构建震动数据收集网络，所述市政管道为天然气输送管道。

3.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤2中，以时间间隔T0获得震动数据，对震动数据过滤，组成震动数据集合的子步骤为：

每个震动传感器以时间间隔T0获取震动数据，对震动数据进行连续小波变换处理，得到当前市政管道的时频域图像，所述时频域图像作为震动数据；

剔除无用数据，具体为市政管道在阀门关闭和开启时会产生不相关的波峰，需要从获取的震动数据中标记；

震动波的传播时间为：

Δt＝L÷sqrt(1/(a_pρ))，

式中，单位为m/s，a_p为气体压缩因子，单位为Pa^-1，ρ为气体密度，单位为kg/m³，sqrt()为开根号操作，L为震动传感器距离阀门的距离，单位为m；

以阀门动作的时刻为T0，获得每个震动传感器的波峰延迟Δt，则标记当前震动传感器在时刻T0+Δt的震动数据为无效数据；

所有震动数据输出为震动数据集合。

4.根据权利要求1所述的一种市政管道漏洞预测预警方法，其特征在于，步骤3中，对震动数据集合进行偏移校正，根据震动数据集合根据判断泄露点的位置的子步骤为：

步骤3.1，设定一个基准点，根据震动波的传播时间Δt对每个传感器的时频域图像进行偏移校正使得所述时频域图像有一致的参考时间点；

具体为，获得每个震动传感器与基准点的距离Lx，利用：

Δt＝Lx÷sqrt(1/(a_pρ))，

式中a_p为气体压缩因子，单位为Pa^-1，ρ为气体密度，单位为kg/m³，sqrt()为开根号操作，Lx为震动传感器距离基准点的距离，单位为m，获得算得当前震动传感器的时间偏移量Δt，在当前震动传感器的时频域图像中时间坐标往后偏移时间偏移量Δt；

其他非基准点的震动传感器标记为震动传感器集合VS＝{VS1，VS2，VS3，……，VSn}，震动传感器的数量为n；

步骤3.2，寻找基准点的时频域图像超过第一阈值的各个波峰，记为波峰集合WP＝{WP1，WP2，WP3，……，WPm}，获得第i个波峰Pi的时刻Ti，波峰集合WP中的元素对应时刻集合TP＝{TP1，TP2，TP3，……，TPm}，所述波峰集合WP中元素的数量及波峰集合WP中元素的数量，与对应时刻集合TP中元素的数量大小相等，都为m；

所述波峰不包括被标记为无效数据的波峰；

步骤3.3，设置i为1，设置j为1，初始化集合VSS，集合VSS＝{VSS1，VSS2，VSS3，……VSSm}，子元素VSSi是一个集合，跳转步骤3.4；

步骤3.4，取波峰WPi和时刻TPi，在震动传感器集合VSj的时频域图像中根据波峰WPi和时刻TPi进行匹配；

其中匹配的时刻范围为TPi±(0.05Δt)，即如果在时刻范围TPi±(0.05Δt)中传感器VSj存在与波峰WPi相似的波峰，如果存在在时刻范围TPi±(0.05Δt)中传感器VSj存在与波峰WPi相似的波峰，把传感器VSj和传感器VSj的时频域图像出现波峰WPi相似的波峰的时刻加入集合VSSi，跳转步骤3.5；

所述时刻指基准点的时频域图像开始记录后经过的时间；

步骤3.5，如果i小于m，如果j小于n，把j的值增加1，跳转步骤3.4；

如果i小于m，如果j等于n，把j的值置为1，把i的值增加1，跳转步骤3.4；

如果i等于m，跳转步骤3.6并设置i的值为1；

步骤3.6，如果集合VSSi非空，对集合VSSi中的时刻进行升序排序，排序后集合VSSi中的时刻的第一个元素和第二个元素，分别记为第一元素E1和第二元素E2，跳转步骤3.7；

步骤3.7，计算元素差ΔE＝E1-E2，获取第一元素和第二元素的来源震动传感器，利用下列式子获得最大时间差MaxΔt：

MaxΔt＝L0÷sqrt(1/(a_pρ))，

式中，a_p为气体压缩因子，单位为Pa^-1，ρ为气体密度，单位为kg/m³，sqrt()为开根号操作，L0为所述第一元素和第二元素的来源震动传感器的距离差，单位为m，MaxΔt为最大时间差，单位为s；跳转步骤3.8；

步骤3.8，获得泄露点的位置：

如果ΔE不大于MaxΔt，则波峰WPi来自一个有效泄露点，泄露点的位置位于所述第一元素和第二元素的来源震动传感器之间；如果ΔE大于MaxΔt，则波峰WPi不是来自一个有效泄露点；跳转步骤3.9；

步骤3.9，如果i＜m，把i的值增加1并跳转步骤3.6；如果i≥m，输出步骤3.8获得的所有泄露点的位置。