[发明专利]一种基于压缩感知的管道泄漏定位方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知的管道泄漏定位方法，包括以下步骤：步骤一、选择管道一端作为起点，沿同一方向将管道依次均分为多段，并依次均匀安装多个压力传感器，按顺序分别依次对每段管道编号为1,2,...,i,...,N，对压力传感器进行编号为1,2,...,j,...,M；其中M为传感器数量；N为管道段数；步骤二、依次采集压力传感器处压力分别为y₁,y₂,...,y_j,...,y_M；步骤三、构建基于压缩感知的管道泄漏定位公式，通过压缩感知算法可求得权值向量X＝[x₁,x₂,…,x_N]^T，步骤四、根据权值向量对泄漏点处进行定位，得到泄漏点距离起点距离L。本发明提供的定位方法在强干扰的小泄漏情况下，仍可以进行精准定位。

技术领域

本发明涉及管道检测领域，尤其涉及一种基于压缩感知的管道泄漏定位方法。

背景技术

管道作为国民经济中不可缺少的一种运输工具，在经济飞速发展的今天发挥了越来越重要的作用，管道运输与铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输并列为五大交通运输方式，在输送液体、气体、浆体等方面具有独特的优势。而作为管道事故中比较常见的泄漏事故一旦发生，不仅会造成大量的管道内物质损失和环境污染，更有甚者可能会带来人身伤亡，因此对管道泄漏进行准确的检测与定位成为现代工业迫切需要解决的问题。在供水管道泄漏检测中，环境中的噪声会混入传感器提取的泄漏信号中，这极大地影响了泄漏点的准确定位。此外，管道发生小泄漏时，现有的方法并不能很好的进行精准定位。

早期，国外就对于漏损控制技术以及设备的研究与开发工作进行了开展，技术和设备也相对于比较成熟。尤其在发达国家，非常重视供水节水调控管理工作，并建立了一系列相关学术机构，如英国水研究中心(WRC)专门发表论文报告，论述了漏水控制的工作内容、方法及对策；美国水协会(AWWA)成立了检漏专业委员会；日本也专门对漏损控制技术进行研究而成立了日本水道协会(JWWA)，而且极其重视探测渗漏仪器设备的研发和生产。如今，纵观国内外已有的管道泄漏检测定位技术可以划分为两类：基于硬件的检测方法和基于软件的检测方法。基于硬件的检测方法主要是对泄漏物质的直接检测，目前常用方法为放射物跟踪法，检漏电缆法和光纤检测法。基于软件的检测方法主要是对泄漏引起的各种响应进行检测，目前常用的方法为质量平衡法，压力分析法，声波法和实时模型法。

在众多管道泄漏检测定位的方法中，压力分析法发展较早，应用较多，技术最为成熟，该方法具有易于安装，经济实惠，灵敏度高，误报率低等的优点，压力分析法广泛的应用于供水管道泄漏检测和定位中。Toshio Fukuda提出了一种基于压力梯度时间序列分析的管道泄漏检测方法。该方法采用管道和流体模型的回归模型，对于仪表精度要求不很高，但是模型可能会受工况条件的影响偏离实际管道，而且对管道动态变化敏感，抗干扰能力较差。Lu.提出了一种基于EMD的小噪声去噪方法，降低了噪声对管道压力信号的影响，然后利用时间差法对泄漏位置进行精准定位。Ge.通过管道动态响应和描述管道状态的动力学方程，推导出泄漏时压力沿管道的衰减方程。目前，大多数方法针对管道产生的正常泄漏进行检测，当泄漏产生压力较小，由于噪声的干扰使得这些方法的定位精度降低，甚至不能进行定位。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种基于压缩感知的管道泄漏定位方法，在强干扰的小泄漏情况下，仍可以进行精准定位。

本发明提供的技术方案为：一种基于压缩感知的管道泄漏定位方法，包括以下步骤：

步骤一、选择管道一端作为起点，沿同一方向将管道依次均分为多段，并依次均匀安装多个压力传感器，按顺序分别依次对每段管道编号为1,2,...,i,...,N，对压力传感器进行编号为1,2,...,j,...,M；其中M为传感器数量，N为管道段数，并且N＞M；