一种供水管网漏损监测及预警系统的制作方法

本发明涉及供水管网监测技术领域，更具体地来说涉及一种供水管网漏损监测及预警系统。

背景技术：

我国是一个贫水国家，适合用作饮用水的原水资源非常紧缺。但我国城市供水管网的漏损问题相当严重，有近20%～30%的优质饮用水在地下管网供水过程中被漏损，造成了巨大的经济损失和水资源的浪费。为了节约水资源和可持续性发展，必须降低管网漏损。

现有技术中存在许多供水管网的监测方法，传统的以人工检测为主，另外还存在例如夜间流量法、负压波法、区域装表法等方法，大多是通过对供水管网运行时的压力及流量数据进行监测分析，但从供水管网发生漏水到检测到漏水点，上述方法均存在报警周期较长，误报率高，漏损点定位偏差较大的问题，无法做到实时准确地对供水管网的漏损情况进行监测，另外上述方法无法对可能潜在出现的管网漏损隐患进行预警。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种供水管网漏损监测及预警系统，在一定程度上解决了上述问题，一方面能够对已出现的漏损点进行准确定位和报警，另一方面能够对管网中可能存在的漏损隐患进行预警，最大程度地减少管网漏水损失，节约水资源，为管网的稳定正常供水提供保障。

为了实现上述目的，本发明提供一种供水管网漏损监测及预警系统，其包括：

漏损隐患预警模块、已漏损报警模块、报警与预警综合管理平台、以及适于安装在供水管网中的噪声传感器、振动传感器、压力传感器、位置状态传感器、温湿度传感器、图像传感器，其中所述漏损隐患预警模块与所述已漏损报警模块分别通信连接于所述报警与预警综合管理平台；

其中所述已漏损报警模块包括漏损定位单元，所述噪声传感器和所述振动传感器将检测到的噪声信息和振动信息发送至所述漏损定位单元，所述漏损定位单元根据接收到的噪声信息和振动信息对管网中的漏损点进行定位并生成漏损定位信息发送至所述报警与预警综合管理平台进行提示；

所述漏损隐患预警模块包括管压预警单元、管道位置预警单元、温湿度预警单元、管道寿命预警单元、以及图像处理单元，其中所述压力传感器将检测到的压力数据发送至所述管压预警单元，所述管压预警单元预设有标准管压范围，若检测到的所述压力数据超出所述标准管压范围，则所述管压预警单元生成管压预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台进行提示；

所述位置状态传感器将检测到的管道安装位置数据发送至所述管道位置预警单元，所述管道位置预警单元预设有标准安装位置数值范围，若检测到的所述管道安装位置数据超出所述标准安装位置数值范围，则所述管道位置预警单元生成管道位置预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台进行提示；

所述温湿度传感器将检测到的温湿度数据发送至所述温湿度预警单元，所述温湿度预警单元预设有标准温湿度范围，若检测到的所述温湿度数据超出所述标准温湿度范围，则所述温湿度预警单元生成温湿度预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台进行提示；

所述图像传感器将检测到的图像数据发送至所述图像处理单元，所述图像处理单元对接收到的图像数据进行预处理并发送至所述报警与预警综合管理平台供操作人员人工查看；

所述管道寿命预警单元设有管道参数标准范围，所述管道寿命预警单元适于接收供水管网的管道参数并进行分析处理，若所述管道参数超出所述管道参数标准范围，则所述管道寿命预警单元会生成管道寿命预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台进行更换供水管道的提示。

根据本发明的优选实施例，所述噪声传感器和所述振动传感器安装在大口径水表的测量管、消防栓、管网阀门、以及管道连接处中的一处或几处；所述压力传感器安装在大口径水表的测量管、水表安装处周边、以及供水管路中的一处或几处；所述位置状态传感器安装在供水管道的连接处；所述温湿度传感器安装在供水管道连接处的外表面；所述图像传感器安装在供水管道连接处的周边。

根据本发明的优选实施例，所述管道参数包括管道已使用的时长、管道材质参数、管道几何尺寸、以及管道使用环境参数。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：一方面通过所述已漏损报警模块能够对已出现的漏损点进行准确定位和报警，另一方面能够通过所述漏损隐患预警模块对管网中可能存在的漏损隐患进行预警，漏损定位信息和漏损隐患预警信息会被汇总到所述报警与预警综合管理平台供操作人员参考查看，使得操作人员可以及时发现地下供水管网存在的漏损隐患和已有漏水状况，有助于及时消除隐患，修复已有漏水点，最大程度地减少管网漏水损失，节约水资源，为管网的稳定正常供水提供保障。

本发明的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明和附图进一步明确。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的供水管网漏损监测及预警系统的框架图；

图2是根据本发明优选实施例的供水管网漏损监测及预警系统的分层示意图；

图3是根据本发明优选实施例的各个传感器的安装位置示意图；

图中：漏损隐患预警模块10；管压预警单元11；管道位置预警单元12；温湿度预警单元13；管道寿命预警单元14；图像处理单元15；已漏损报警模块20；漏损定位单元21；报警与预警综合管理平台30；噪声传感器41；振动传感器42；压力传感器43；位置状态传感器44；温湿度传感器45；图像传感器46；水表50；管道连接处60；供水管道70。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参看附图之图1至图3，根据本发明优选实施例的供水管网漏损监测及预警系统将在接下来的描述中被阐明，其包括漏损隐患预警模块10、已漏损报警模块20、报警与预警综合管理平台30、以及适于安装在供水管网中的噪声传感器41、振动传感器42、压力传感器43、位置状态传感器44、温湿度传感器45、图像传感器46，其中所述漏损隐患预警模块10与所述已漏损报警模块20分别通信连接于所述报警与预警综合管理平台30。

本领域技术人员容易理解的是，所述漏损隐患预警模块10、所述已漏损报警模块20分别与所述报警与预警综合管理平台30之间具体的通信连接方式在本发明中不受限制。例如，可以是但不限于gsm、3g移动通讯网络(cdma、cdma200、td-cdma、wcdma等)、4g移动通信网络(td-lte、fdd-lte、nb-iot、emtc等)、5g移动通讯网络、卫星通讯、无线自组局域网（zigbee、lora）等通讯网络。

由现有研究可知，供水管网漏损的主要原因来自以下三个方面：1）地面下沉造成管道变形开裂；2）供水压力超标造成供水管道破裂；3）管道材料老化导致承压强度下降以及管道使用寿命到期未及时更换所造成的管道破裂等。因此，针对上述原因来对供水管网的漏损情况进行监测显得尤为必要。

具体地来说，所述已漏损报警模块20包括漏损定位单元21。所述噪声传感器41和所述振动传感器42将检测到的噪声信息和振动信息发送至所述漏损定位单元21，所述漏损定位单元21根据接收到的噪声信息和振动信息对管网中的漏损点进行定位并生成漏损定位信息发送至所述报警与预警综合管理平台30进行提示。

优选地，所述噪声传感器41和所述振动传感器42可以被安装在大口径水表50的测量管、消防栓、管网阀门、以及管道连接处60等位置。

所述噪声传感器41能够侦听管网中各管道的漏水信号强度与频率，应用频谱分析等方法，识别管道是否出现漏水情况。根据各个噪声传感器41感知到的噪声信号强度，所述漏损定位单元21可结合内存的噪声定位算法确定管道的具体漏水位置。同样地，所述振动传感器42能够探测管网中各管道的振动量与振动频率，应用频谱分析等方法，识别管道是否出现漏水。根据各个振动传感器42感知到的振动信号强度，所述漏损定位单元21可结合内存的振动定位算法确定管道的具体漏水位置。

需要说明的是，所述噪声定位算法和所述振动定位算法可以为现有技术中已存在的算法，在本发明中不受限制。

进一步地，所述漏损隐患预警模块10包括管压预警单元11、管道位置预警单元12、温湿度预警单元13、管道寿命预警单元14、以及图像处理单元15。

所述压力传感器43实时监测供水压力参数变动情况并将检测到的压力数据发送至所述管压预警单元11，所述管压预警单元11预设有标准管压范围，若检测到的所述压力数据超出所述标准管压范围，则所述管压预警单元11生成管压预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台30进行提示。

所述管压预警单元11可将压力数据与供水管网水力模型结合使用，用于发现整个管网系统中哪些管道部位的水压超出规定的范围。如果超出范围，需要进行管网压力调整，使其及时恢复正常压力值。如果出现供水管道某些部位水压突然下降的现象，就应怀疑该段管道是否出现严重漏水的情况。所述供水管网水力模型可以为现有技术中已有的模型。

优选地，所述压力传感器43可以被安装在供水管道70（包括干线、支线、分线）的大口径水表50的测量管、水表50安装处周边、以及某些没有安装水表的供水管路等处。与水表一起安装的压力传感器43，可将检测到的压力数据通过水表数据传输信道与水表测量值数据一起打包，定时上传至所述漏损隐患预警模块10；独立安装的压力传感器43可自行设置数据传输信道，定时向所述漏损隐患预警模块10上传测量数据。

所述位置状态传感器44将检测到的管道安装位置数据发送至所述管道位置预警单元12，所述管道位置预警单元12预设有标准安装位置数值范围，若检测到的所述管道安装位置数据超出所述标准安装位置数值范围，则所述管道位置预警单元12生成管道位置预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台30进行提示。

优选地，所述位置状态传感器44安装在管道连接处60。所述标准安装位置数值范围可根据历史经验设定，若检测到的所述管道安装位置数据超出所述标准安装位置数值范围，则说明管道安装位置发生了位移偏离，可能需要维修。

所述温湿度传感器45将检测到的温湿度数据发送至所述温湿度预警单元13，所述温湿度预警单元13预设有标准温湿度范围，若检测到的所述温湿度数据超出所述标准温湿度范围，则所述温湿度预警单元13生成温湿度预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台30进行提示。

优选地，所述温湿度传感器45安装在管道连接处60的外表面。若检测到的所述温湿度数据超出所述标准温湿度范围，就可以判断管道连接处60有渗水现象。

所述图像传感器46将检测到的图像数据发送至所述图像处理单元15，所述图像处理单元15对接收到的图像数据进行预处理并发送至所述报警与预警综合管理平台30供操作人员人工查看。根据接收到的管道安装场景与运行状态图像，操作人员可人工判断是否出现了管道安装位置偏离、管道连接处漏水、周边土层环境是否出现异常等情况。

优选地，所述图像传感器46安装在管道连接处60的周边。所述图像传感器46可被设置定期拍摄管道运行状态工况变化图，并定时将图像数据上传至所述漏损隐患预警模块10。

所述管道寿命预警单元14设有管道参数标准范围，所述管道寿命预警单元14适于接收供水管网的管道参数并进行分析处理，若所述管道参数超出所述管道参数标准范围，则所述管道寿命预警单元14会生成管道寿命预警信息发送至所述报警与预警综合管理平台30进行更换供水管道的提示。所述管道寿命预警单元14可内存有管道使用寿命预测算法，结合算法对输入的管道参数进行分析，作出供水管道是否应该更换的判断与决策。

需要说明的是，所述管道使用寿命预测算法可以为现有技术中已有的算法。

具体地，所述管道参数包括管道已使用的时长、管道材质参数、管道几何尺寸、以及管道使用环境参数。

值得一提的是，所述噪声传感器41、所述振动传感器42、所述压力传感器43、所述位置状态传感器44、所述温湿度传感器45、所述图像传感器46的数量在本发明的所述供水管网漏损监测及预警系统中不受限制。

综上所述，本发明一方面通过所述已漏损报警模块20能够对已出现的漏损点进行准确定位和报警，另一方面能够通过所述漏损隐患预警模块10对管网中可能存在的漏损隐患进行预警，漏损定位信息和漏损隐患预警信息会被汇总到所述报警与预警综合管理平台30供操作人员参考查看，使得操作人员可以及时发现地下供水管网存在的漏损隐患和已有漏水状况，有助于及时消除隐患，修复已有漏水点，最大程度地减少管网漏水损失，节约水资源，为管网的稳定正常供水提供保障。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。