[发明专利]一种基于自适应滤波器的管道泄漏定位装置

说明书

本发明公开了一种基于自适应滤波器的管道泄漏定位装置，所述装置包括：设置在管道泄漏源两端的两个传感器、信号采集卡、信号特征分析模块、LMS滤波器以及泄漏定位模块；所述信号采集卡，用于采集两个传感器的信号，然后分别发送至信号特征分析模块和LMS自适应滤波器；所述信号特征分析模块，用于对采集的信号进行时频域分析，计算信号的相关参数，由此选择LMS滤波器的重数；所述LMS滤波器，用于计算两路传感器信号的时间延迟；所述泄漏定位模块，用于通过获得的时间延迟计算泄漏源的位置。本发明的装置能够实现低信噪比条件下泄漏源的准确定位。

技术领域

本发明涉及物探技术领域，特别涉及一种基于自适应滤波器的管道泄漏定位装置。

背景技术

管道是保障人民生活和经济建设的重要基础设施，但是由于腐蚀、老化、自然灾害和施工破坏等原因，管道泄漏事故频发。管道泄漏不仅会造成资源和能源的巨大浪费，而且会导致环境污染、地基沉降、道路塌陷等继发性事故。我国的管道系统多采用金属材质，经过二三十年的服役期，现已进入事故高发阶段，大量主干管线存在老化泄漏问题。以供水管道为例，根据建设部门统计的资料，目前我国城市供水管网的平均漏损率超过15％，最高达70％以上，超过国家CJJ92---2002标准(≤12％)，更远落后于发达国家水平(10％)。另外，由于历史原因，许多地下管线走向不明，导致建筑单位在施工时常常会意外挖断管线。管道泄漏一直是困扰管道运输业的顽疾，因此，为维护管网安全运行，研究管道泄漏检测和定位方法具有重要的理论意义和工程应用价值。

发明内容

本发明提出一种基于自适应滤波器的管道泄漏定位装置，通过在管道上安装两个传感器(包括加速度传感器或水听器等声/振动传感器)，采集管道泄漏源产生的声波信号；然后将传感器采集的信号输入LMS自适应滤波器单元，得到传感器1和传感器2采集信号的时间延迟，然后通过泄漏定位模块计算出泄漏源在管道上的位置信息。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于自适应滤波器的管道泄漏定位装置，所述装置包括：设置在管道泄漏源两端的两个传感器、信号采集卡、信号特征分析模块、LMS滤波器以及泄漏定位模块；

所述信号采集卡，用于采集两个传感器的信号，然后分别发送至信号特征分析模块和LMS自适应滤波器；

所述信号特征分析模块，用于对采集的信号进行时频域分析，计算信号的相关参数，由此选择LMS滤波器的重数；

所述LMS滤波器，用于计算两路传感器信号的时间延迟；

所述泄漏定位模块，用于通过获得的时间延迟计算泄漏源的位置。

作为上述装置的一种改进，所述传感器为非侵入式的加速度传感器或振动传感器，安装在管道外壁面。

作为上述装置的一种改进，所述传感器为侵入式的水听器或压力变送器，安装到管道内部。

作为上述装置的一种改进，在每个传感器和信号采集卡之间设置一个前置放大器，所述前置放大器为放大倍数介于10-20dB之间的金属管道前置放大器。

作为上述装置的一种改进，在每个传感器和信号采集卡之间设置一个前置放大器，所述前置放大器为放大倍数介于20-40dB的塑料管道前置放大器。

作为上述装置的一种改进，信号特征分析模块包括：参数计算单元和重数确定单元；

所述参数计算单元，用于对采集的信号进行时、频域分析，计算信号的相关参数，所述相关参数包括：信号的能量、信噪比、自功率谱、互功率谱和相关系数；所述信噪比SNR的计算公式如下：

所述相关系数ρ的计算公式如下：