[发明专利]基于融合广义互相关的供水管网泄漏精确定位方法

说明书

本发明公开了一种基于融合广义互相关的供水管网泄漏精确定位方法，包括以下步骤：在发生泄漏的管段两端各安装第一振动传感器和第二振动传感器，进行传感器数据采集；假设由第一振动传感器采集到的信号为x，第二振动传感器采集到的信号为y，进行包括互功率谱密度Psubgt;xy/subgt;(ω)，x的自功率谱Psubgt;xx/subgt;(ω)以及y的自功率谱Psubgt;yy/subgt;(ω)的估计；根据互功率谱密度Psubgt;xy/subgt;(ω)，x的自功率谱Psubgt;xx/subgt;(ω)以及y的自功率谱Psubgt;yy/subgt;(ω)进行相干性计算；根据相干性选择滤波范围进行带通滤波，选择采用包括HB、PHAT、SCOT的三个加权函数合成相关函数估计结果，并以此最大值对应的时延值作为到达时间差的估计，计算泄漏距离。本发明用于融合多个广义互相关函数进行泄露到达时延估计。

技术领域

本发明属于供水管网泄漏定位，具体涉及一种基于融合广义互相关的供水管网泄漏精确定位方法。

背景技术

城市供水管网是城市的“生命线”，联系着千家万户的日常生活。供水管网一旦发生泄漏，城市小区立刻会出现供水不足，甚至停水。因此对供水管网泄露的检测非常重要。供水管网泄漏检测的过程一般可分为识别、定位和精确定位三个阶段。识别阶段即确定泄漏事件是否发生的阶段，该阶段的主要挑战在于将真正的泄漏与泵、或者消防栓等所产生的特征区分开来，避免误报。目前误报问题在声学噪声记录仪和加速度计等无线传感器设备中十分明显。定位阶段则是结合计量分区(District Metering Area，DMA)，确定泄漏所在的分区，是一个大致的范围。最后第三阶段则是精确定位阶段，以一定的精度确定泄漏发生的确切位置，该阶段的核心技术在于各类信号的分析以及处理上。目前，主流的精确定位技术仍以振动信号为基础，主要对应技术产品为相关仪。国内市场目前在相关仪技术方面十分空缺，仍以引进国外技术为主。

利用相关仪进行定位，其核心技术在于对数据采集设备获得的振动信号采取的相关算法。而现实中的供水管道分布复杂，日常生活噪音干扰较大，因此容易对相关算法的定位精度产生影响，仅采用基础的互相关或单一的广义互相关难以满足定位精度需求。

发明内容

鉴于以上存在的问题，本发明提供一种基于融合广义互相关的供水管网泄漏精确定位方法，用于融合多个广义互相关函数进行泄露到达时延估计，在现实中噪声较大即信噪比低的情况下，仍能以较高的精度进行定位。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于融合广义互相关的供水管网泄漏精确定位方法，包括以下步骤：

在发生泄漏的管段两端各安装第一振动传感器和第二振动传感器，进行传感器数据采集；

假设由第一振动传感器采集到的信号为x，第二振动传感器采集到的信号为y，进行包括互功率谱密度P_xy(ω)，x的自功率谱P_xx(ω)以及y的自功率谱P_yy(ω)的估计；

根据互功率谱密度P_xy(ω)，x的自功率谱P_xx(ω)以及y的自功率谱P_yy(ω)进行相干性计算；

根据相干性选择滤波范围进行带通滤波，选择采用包括HB、PHAT、SCOT的三个加权函数合成相关函数估计结果，并以此最大值对应的时延值作为到达时间差的估计，计算泄漏距离。

一种可能的实施方式中，第一振动传感器采集到的信号x和第二振动传感器采集到的信号y建立的信号模型为：

其中s(n)为泄漏信号，n₁(n)、n₂(n)代表观察环境中引入的加性噪声，假设以上信号两两不相关；D是泄漏信号到达两个传感器的时间差；是衰减因子，代表泄漏信号经传播后引起的能量损失。