[发明专利]基于多超声信号时延积累的非介入式消火栓水压检测方法

说明书

本发明公开了基于多超声信号时延积累的非介入式消火栓水压检测方法，包括步骤：S1.利用超声波换能器生成多个频率捷变的超声波纵波正弦激励信号作为输入检测超声信号；S2.获取所有与输入检测超声信号相对应的反射回波信号和透射回波信号；S3.积累所有获取的反射回波信号和透射回波信号的时延间隔；S4.积累所有获取的反射回波信号和透射回波信号的传输距离差；S5.估计积累的时延间隔和传输距离差，得到超声波波速，并对得到超声波波速进行修正处理；S6.根据修正后超声波波速，检测消火栓水压。本发明能够实现非介入、实时、准确、方便、快捷、高效、价格便宜的消火栓水压检测，满足消火栓水压检测的实际应用需要。

技术领域

本发明涉及非介入式压力检测技术领域，尤其涉及基于多超声信号时延积累的非介入式消火栓水压检测方法。

背景技术

城市建筑中一般每个楼层都部署了消火栓，当火灾发生时，要求消火栓能够及时提供满足规范要求的压力水流，及时灭火。物业管理人员每天都会对消火栓进行日常巡查登记，但是，绝大多数日常巡查都是仅仅查看消火栓的外观，对最关键环节的消火栓供水水压却缺乏检测方法和手段。因此，当突发火灾时，消火栓供水的水压不足甚至不能供水的新闻报道屡见不鲜。为了确保广大人民的生命财产安全，需要解决每天定期对消火栓供水水压进行实时准确、方便、快捷、高效、价格便宜的检测问题，保障火灾发生时能够及时灭火。

液体压力检测方法主要有介入式压力检测和非介入式压力检测两类方法。

介入式压力检测方法是现在液体压力检测的主流方法，该方法的主要思路是把压力表与液体直接接触，从而实现液体压力检测，比如：公开号为CN111111075A的专利公开的一体式多功能消火栓水压监测系统、公开号为CN111068231A的专利公开的一种水压检测阀瓣和水压检测系统、公开号为CN210447941U的专利公开的一种消防水压监测设备等都是属于典型的介入式压力检测方法。这类方法存在测量接口有限、拆装麻烦耗时、成本较高、维护困难、破坏液体系统整体性能和动态性能等不足，因此，在消火栓水压检测中并没有在消火栓水压检测中得到推广应用。

非介入式压力检测方法就是指传感器与液体不直接接触实现液体压力检测，主要方法有应变法、电容法、超声法等。(1)应变法的主要思路是通过对粘贴在压力容器/管道外壁的应变片，测量应变，间接实现液体压力检测，该方法存在应变信号微弱，抗干扰能力较差，测量精度差等不足，不适用于消火栓水压检测；(2)电容法的主要思路是通过放置在压力容器/管道外壁的电极，测量压力变化引起的介电常数变化，间接实现液体压力检测，该方法在消火栓水压检测中存在电容值变化量微弱，测量精度不高等不足；(3)超声法的主要思路是利用频率在106Hz以上的超声波纵波可以在固体、液体、气体介质中传播的特点，在压力容器/管道外壁部署具有激发和接收超声波的换能器，测量压力变化引起的超声幅值衰减或者超声波速变化，间接实现液体压力检。该方法又可以具体细分为：1)基于超声幅值衰减的压力检测方法，该方法在消火栓水压检测中存在超声信号幅值测量不准确，操作过程复杂要求高，测量精度不高等不足；2)基于超声波速的压力检测方法，该方法是目前非介入式压力检测的主流方法。

基于超声波速的压力检测方法，典型的成果主要有：(1)文献“基于超声技术非介入式在线压力校准装置的研究”，该文献采用时差法，利用超声波在管壁中一次反射时间和二次反射时间的差值，消除管壁对超声波测量压力的影响，利用压力测量模型，实现对容器压力的估计。(2)公开号为CN105021342A的专利公开了基于多个转换波形信息融合的超声波非介入式压力检测方法，该方法基于信息融合的思想，采用四个波形作为检测波形，在单个超声波的时延测量精度不高的情况下，仍然可以实现较高的压力测量精度；(3)公开号为CN108362431A的专利公开了基于相邻纵波间时延间隔的非介入式压力检测方法，该方法选择相邻纵波间的时延间隔作为测量参数，利用容器内压力与相邻纵波间的时延间隔之间关系的压力测量模型，实现对容器压力的估计。上述成果的技术路线和方向是正确的，但仍存在测量精度不高、测量结果不稳定等问题，亟待得到进一步改进。

发明内容