依据声信号频率分布和复杂度的供水管道泄漏辨识
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浅析地下给水管网的漏水及检测给水管网是给排水供水系统中的重要组成部分,给水管的安全畅通运行直接关系供水企业的经济效益和城市居民日常生活。
我国城市多数供水设施陈旧,特别是一些中小城市,管材的选用比较落后,加上运行年限过长而缺乏维修,造成急待解决的管网漏水严重问题。
1漏水原因根据长期的实践观察和研究,漏水丰要有以下几个原因:(1)施工不慎导致管道损坏。
在场地开挖、平整、道路修筑,碾压等过程中,施工单位对地下管道详细位置不了解,导致碰伤、压坏、挖断管道。
(2)管道施工质量不良,包括:①管道基础不好。
由于管沟沟底土质软硬不一,导致管道均匀沉陷损坏接头;②接口质量差。
石棉水泥接口的石棉含量太高或捻打不实,球墨铸铁管接口在放橡皮垫圈时没有将接口清扫干净,导致垫圈偏心和扭曲,塑料管接头处扭曲变形或胶涂抹不均匀等;③焊按质量不过关。
管道焊缝有夹渣、气孔或焊缝不均匀等严重焊接缺陷;④法兰连接不合规则。
如果用老化的橡胶垫圈或没有按法兰盘孔数及紧固方式上螺栓,导致受力不均等;⑤管道防腐不好。
没有按管道防腐层的标准和要求操作,或管壁镀锌层破坏处没有做特别处理。
(3)阀门质量问题。
由于阀门盘根不严,导致阀杆处常少量漏水。
(4)消防栓漏水。
部分消防栓产品质量较差、年久失修以及人为破坏等原因,造成关闭不严。
(5)水压提高。
由于消防泵运行使管网水压提高,导致部分阀门、管道爆裂或轻微损伤。
(6)管道埋深不够。
在交通频繁或经常有重型车通过区域,若管道埋深小于l m ,而又没有钢套管或混凝土保护,则管道被压坏的几率很大。
2漏水点的测定降低漏水量首先须确认漏水位置,再从经济上考虑必要的处理措施。
漏水有明漏和暗漏两种。
明漏是不难发现的,如果在管网附近发现有清水冒出或路面局部下陷、泥土潮湿、绿化带植物特别茂盛、下凹部位经常潮湿有水,阀门井、配水井内长期积水,就可判断此处为漏水点;暗漏是指管网漏水而在地面没有任何显示,漏出的水渗入地下或直接流人附近下水道。
第30卷 第2期2009年2月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific I nstru mentVol 130No 12Feb .2009 收稿日期:2007212 Received Date:2007212 3基金项目:国家自然科学基金(60804061)资助项目基于相关分析和近似熵的管道泄漏声信号特征提取及辨识方法3杨 进,文玉梅,李 平(重庆大学光电工程学院重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室 重庆 400030)摘 要:从泄漏声信号产生机理出发,分析了泄漏声信号具有“不可重复”特征的机理;由于相关函数具有分析时间序列相干结构的能力,且近似熵从统计角度区别时间过程的复杂性,提出将信号相关长度后的自相关函数序列作为特征提取对象,以该序列的近似熵值来量化泄漏信号“不可重复”特征,并将该值作为El m an 神经网络输入,辨识泄漏发生。
与管外和管内非泄漏固定噪声相辨识结果表明,泄漏发现准确率均高于其他泄漏检测方法,分别达到92.5%和82.5%。
关键词:泄漏检测;特征提取;相关分析;近似熵;El m an 神经网络中图分类号:T N911.7 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.50Fea ture extracti on and i den ti f i ca ti on of leak acousti c si gna l i n wa ter d istr ibuti onp i peli n es usi n g correl a ti on ana lysis and approx ima te en tropyYang J in,W en Yu mei,L i Ping(D epart m ent of O ptoelectronic Engineering,Chongqing U niversity,Key L aboratory of O ptoelectronic Technologyand Syste m of the Education M inistry of China,Chongqing U niversity,Chongqing 400030,China )Abstract:According t o the generati on mechanis m of leak acoustic signals,the unp redictability characteristics of leak signal are investigated .The aut ocorrelati on functi on is used t o describe the unp redictability of the leak signal because it has the ability t o analyze the coherent structure of ti m e series .The aut ocorrelati on functi on value for the delay τlarger than the signal correlati on length,not the signal itself or its entire aut ocorrelati on functi on,is used t o extract or evaluate the unp redictability degree of the leak signal using the app r oxi m ate entr opy algorithm.The El m an neural 2net w ork app r oach is devel oped as a classifier,which uses the extracted unp redictability features as the net w ork in 2puts .The method was e mp l oyed t o identify the leak signals fr om non 2leak noise inside and outside p i pelines,and 92.5%and 82.5%correct detecti on rates are achieved,res pectively .Key words:leak detecti on;feature extracti on;correlati on analysis;app r oxi m ate entr opy;El m an neural 2net w ork1 引 言我国水资源人均占有量只有世界人均的1/4,水资源短缺,但在这种情况下,我国各城镇供水管网平均漏损率却在30%以上,是英国、美国等发达国家漏损率的2~3倍[122],这不仅对我国经济、人民生活产生了影响,还造成了大量水资源的浪费,因此,控制和降低供水管网漏损,对节约水资源、保障我国经济持续发展具有重要意义。