[发明专利]地下管道泄漏点定位方法和系统

权利要求书

1.地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，包括：

(1)在地下管道网络每个节点处布置传感器节点，每个传感器节点包括一个声矢量传感器和一个噪声传感器；所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；

(2)当管道发生泄漏时，至少两个声矢量传感器检测到泄漏信号并获取泄漏信号到自身的入射角度，根据所述声矢量传感器的位置和泄漏信号的入射角度画直线，获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；

(3)如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置；

如果获得的初步定位的泄漏点有多个，且有两个或两个以上泄漏点初步定位位置在相同或相邻的管道段中，确定泄漏点精确位置的步骤为：

对初步定位的每一个泄漏点，判断其两端的噪声传感器是否均接收到泄漏噪声信号，如均接收到，对接收到的泄漏噪声信号做频域分析，提取频域特征，如果相邻噪声传感器接收到的信号主频率相同，则为一对泄漏噪声信号对；

根据每对泄漏噪声信号对到达噪声传感器的时间差和噪声传感器间的管道长度确定泄漏点精确位置。

2.根据权利要求1所述的地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中获得声矢量交点后，在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处。

3.根据权利要求1所述的地下管道泄漏点定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据泄漏点初步定位位置两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点位置，具体步骤为：

(3.1)如果泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j收到泄漏噪声信号的时刻相同，则泄漏点位于噪声传感器i和j之间管道的中点处；

(3.2)设泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j先后于T_i和T_j时刻收到泄漏噪声信号，T_jT_i，则泄漏点更靠近噪声传感器i，泄漏点距离噪声传感器i的距离为：

其中l为噪声传感器i和j之间管道的长度，v为泄漏噪声信号在管道中的传输速度，△T＝T_j-T_i。

4.地下管道泄漏点定位系统，其特征在于，包括：

设置于地下管道网络每一个节点处的声矢量传感器和噪声传感器，所述声矢量传感器用于获取泄漏信号到传感器节点的入射角度，所述噪声传感器用于获取泄漏点噪声到达传感器节点的时间；

泄漏点初步定位模块，用于当管道发生泄漏时，根据至少两个声矢量传感器检测到的泄漏信号到自身的入射角度和所述声矢量传感器的位置获得至少一个声矢量交点；所述声矢量交点为泄漏点初步定位位置；

泄漏点精确定位模块，用于确定泄漏点的精确位置：如果只有一个初步定位的泄漏点，或有多个初步定位的泄漏点，且多个泄漏点中任意两个泄漏点初步定位位置不在相同或相邻的管道段中，根据所述泄漏点所在管道段两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点的精确位置；

如果泄漏点初步定位模块获得的初步定位泄漏点有多个，且有两个或两个以上泄漏点初步定位位置在相同或相邻的管道段中，泄漏点精确定位模块确定泄漏点精确位置的步骤为：

对初步定位的每一个泄漏点，判断其两端的噪声传感器是否均接收到泄漏噪声信号，如均接收到，对接收到的泄漏噪声信号做频域分析，提取频域特征，如果相邻噪声传感器接收到的信号主频率相同，则为一对泄漏噪声信号对；

根据每对泄漏噪声信号对到达噪声传感器的时间差和噪声传感器间的管道长度确定泄漏点位置。

5.根据权利要求4所述的地下管道泄漏点定位系统，其特征在于，所述泄漏点初步定位模块，获得声矢量交点后，在所述声矢量交点的邻域范围内如果有管道，则泄漏点初步定位位置为所述声矢量交点的邻域范围内的管道处。

6.根据权利要求4所述的地下管道泄漏点定位系统，其特征在于，泄漏点精确定位模块根据泄漏点初步定位位置两端噪声传感器间的管道长度和接收到的泄漏噪声信号的时间差确定泄漏点位置，具体步骤为：

(3.1)如果泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j收到泄漏噪声信号的时刻相同，则泄漏点位于噪声传感器i和j之间管道的中点处；

(3.2)设泄漏点初步定位位置两端的噪声传感器i和j先后于T_i和T_j时刻收到泄漏噪声信号，T_jT_i，则泄漏点更靠近噪声传感器i，泄漏点距离噪声传感器i的距离为：

其中l为噪声传感器i和j之间管道的长度，v为泄漏噪声信号在管道中的传输速度，△T＝T_j-T_i。