一种水压状态检测及转移方法及其实现装置与流程

本发明涉数字信号处理领域，特别是涉及一种水压状态检测及转移方法及其实现装置。

背景技术：

供水管网是供水工程中向用户输水和配水的管道系统，由管道、配件和附属设施组成。从供水点(水源地或供水处理厂)到管网的管道，一般不直接向用户供水，起输水作用，称为输水管；管网中同时起输水和配水作用的管道称为干管；从干管分出向用户供水的管道管径为100或150毫米，起配水作用，称为支管；从干管或支管接通用户的称为用户支管，管上常设有水表以记录用户用水量。

现有的供水管网一般是埋设在地下的封闭、循环、承压的连通管道，但由于管道年久失修或其它隐蔽管线施工的干扰，供水管网常出现漏水现象，这除了影响正常的生产生活外，还会使大量水资源白白浪费。据统计，目前我国各城市供水管网的平均漏损率均在20％以上，这是一项不可低估的水资源浪费，特别是对于水资源相对紧缺的地区，节省水资源显得尤为重要。因此，及时发现供水管网是否出现泄漏，并采取相应的补救方案控制管网漏损，加强供水设施管理以合理利用水资源势在必行。

鉴于此，有必要设计一种新的水压状态检测及转移方法及其实现装置用以解决上述技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水压状态检测及转移方法及其实现装置，用于解决现有技术中没有有效的供水管网漏水检测及报警装置和方法的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水压状态检测及转移方法，所述水压状态检测及转移方法包括：

1)确定水压判决门限的关闭门限值P_max，及放水门限值P_min；

2)对水压数据进行滤波处理，得到待比较数据P；

3)将待比较数据P与关闭门限值P_max进行比较，若待比较数据P大于关闭门限值P_max，判定此时水压状态为关闭状态，并跳至4)；否则，跳至5)；

4)判断前一时刻的水压状态是否为关闭状态，若为关闭状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为关闭状态，并产生关闭事件通知；

5)将待比较数据P与放水门限值P_min进行比较，若待比较数据P大于放水门限值P_min，判定此时水压状态为泄漏状态，并跳至6)；否则，判定此时水压状态为放水状态，并跳至7)；

6)判断前一时刻的水压状态是否为泄漏状态，若为泄漏状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为泄漏状态，并产生泄漏事件通知；

7)判断前一时刻的水压状态是否为放水状态，若为放水状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为放水状态，并产生放水事件通知。

优选地，1)中确定关闭门限值P_max及放水门限值P_min的方法包括：以水龙头打开预设角度时所采集的水压数据为训练序列，统计各压力值出现概率并进行累加得到所述关闭门限值P_max和放水门限值P_min。

优选地，所述预设角度大于等于5度，小于等于15度。

优选地，所述预设角度为10度，所述关闭门限值P_max＝0.478Mpa，所述放水门限值P_min＝0.378Mpa。

优选地，2)中对水压数据进行滤波处理的方法包括：

2.1)设定数据处理宽度；

2.2)根据设定的数据处理宽度，对水压数据进行平均值运算。

优选地，采用滑动平均滤波算法对水压数据进行平均值运算，公式如下：

其中，y(t_n)为由N个采样值得到的第n个测量值，x(t_i)为第i个采样值，N为滑动窗口长度。

优选地，所述水压状态还包括超压状态和低压状态。

优选地，所述水压状态检测及转移方法还包括：

8)确定超压门限值及低压门限值；

9)将待比较数据P与超压门限值进行比较，若待比较数据P大于超压门限值，判定此时水压状态为超压状态，并跳至10)；否则，跳至11)；

10)判断前一时刻的水压状态是否为超压状态，若为超压状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为超压状态，并产生超压事件通知；

11)将待比较数据P与低压门限值进行比较，若待比较数据P小于低压门限值，判定此时水压状态为低压状态，并跳至12)；否则，判定此时水压状态为关闭状态，并跳至13)；

12)判断前一时刻的水压状态是否为低压状态，若为低压状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为低压状态，并产生低压事件通知；

13)判断前一时刻的水压状态是否为关闭状态，若为关闭状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为关闭状态，并产生关闭事件通知。

本发明还提供一种如上述任一项所述水压状态检测及转移方法的实现装置，所述实现装置包括：

数据处理单元，用于对水压数据进行滤波处理，得到待比较数据P并进行传输；

缓存单元，与所述数据处理单元连接，用于存储所述数据处理单元发送的待比较数据P、设定的关闭门限值P_max和放水门限值P_min、及前一时刻的水压状态并进行传输；

比较单元，与所述缓存单元连接，用于将所述待比较数据P与所述关闭门限值P_max和放水门限值P_min进行比较，并将比较结果进行传输；以及

状态判断与转移切换单元，分别与所述比较单元及缓存单元连接，用于根据比较结果进行当前水压状态判断，并通过比较当前水压状态与所述缓存单元提供的前一时刻的水压状态进行水压状态转移切换，以及将当前水压状态传输到所述缓存单元进行存储。

优选地，所述缓存单元还存储有超压门限值和低压门限值。

优选地，所述比较单元还进行待比较数据P与超压门限值及低压门限值的比较，并传输比较结果。

如上所述，本发明的一种水压状态检测及转移方法及其实现装置，具有以下有益效果：

1.通过本发明所述方法及装置能够有效监测供水管网的水压状态，及时发现供水管网的泄漏，便于采取补救措施，减少水资源的浪费。

2.本发明所述方法通过训练得到多个水压判决门限值，并通过对水压数据进行滤波，使得水压状态检测及转移更为准确，而且还实现了对应事件的激活通知，达到了报警功能。

3.本发明大大简化了水压状态转移判断过程，只需进行(M+1)次比较运算即可实现水压状态判断与转移，大大降低了计算复杂度，其中，M为水压状态个数。

附图说明

图1显示为本发明所述水压状态转移方法的流程图。

图2显示为本发明所述实现装置的系统框图。

元件标号说明

1 数据处理单元

2 缓存单元

3 比较单元

4 状态判断与转移切换单元

1)～13) 步骤

2.1)～2.2) 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1和图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种水压状态检测及转移方法，所述水压状态检测及转移方法包括：

1)确定水压判决门限的关闭门限值P_max，及放水门限值P_min；

2)对水压数据进行滤波处理，得到待比较数据P；

3)将待比较数据P与关闭门限值P_max进行比较，若待比较数据P大于关闭门限值P_max，判定此时水压状态为关闭状态，并跳至4)；否则，跳至5)；

4)判断前一时刻的水压状态是否为关闭状态，若为关闭状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为关闭状态，并产生关闭事件通知；

5)将待比较数据P与放水门限值P_min进行比较，若待比较数据P大于放水门限值P_min，判定此时水压状态为泄漏状态，并跳至6)；否则，判定此时水压状态为放水状态，并跳至7)；

6)判断前一时刻的水压状态是否为泄漏状态，若为泄漏状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为泄漏状态，并产生泄漏事件通知；

7)判断前一时刻的水压状态是否为放水状态，若为放水状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为放水状态，并产生放水事件通知。

具体的，1)中确定关闭门限值P_max及放水门限值P_min的方法包括：以水龙头打开预设角度时所采集的水压数据为训练序列，统计各压力值出现概率并进行累加得到所述关闭门限值P_max和放水门限值P_min。

优选地，所述预设角度大于等于5度，小于等于15度；进一步优选地，在本实施例中，所述预设角度为10度，所述关闭门限值P_max＝0.478Mpa，所述放水门限值P_min＝0.378Mpa。

具体的，2)中对水压数据进行滤波处理的方法包括：

2.1)设定数据处理宽度；

2.2)根据设定的数据处理宽度，对水压数据进行平均值运算。

优选地，2.2)中采用滑动平均滤波算法对水压数据进行平均值运算，公式如下：

其中，y(t_n)为由N个采样值得到的第n个测量值，x(t_i)为第i个采样值，N为滑动窗口长度。

需要说明的是，所述数据处理宽度等于所述滑动窗口长度N。

需要说明的是，所述滑动平均滤波算法是将N个采样值看成一个队列，每进行一次采样就将新数据放入队尾，而原来的队首数据出队，保证队列中始终有N个最新数据，这样取此N个数据的算术平均值作为本次测量值，对滤除随机干扰信号非常有效，而且还具有较高的实时性，能够更准确地判断供水管网的水压状态。

具体的，所述水压状态还包括超压状态和低压状态。

需要说明的是，由于所述关闭状态时的水压为常压，故在进行超压、常压及低压判断时，当所述水压为常压时，此时所述水压状态为关闭状态。

优选地，所述水压状态检测及转移方法还包括：

8)确定超压门限值及低压门限值；

9)将待比较数据P与超压门限值进行比较，若待比较数据P大于超压门限值，判定此时水压状态为超压状态，并跳至10)；否则，跳至11)；

10)判断前一时刻的水压状态是否为超压状态，若为超压状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为超压状态，并产生超压事件通知；

11)将待比较数据P与低压门限值进行比较，若待比较数据P小于低压门限值，判定此时水压状态为低压状态，并跳至12)；否则，判定此时水压状态为关闭状态，并跳至13)；

12)判断前一时刻的水压状态是否为低压状态，若为低压状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为低压状态，并产生低压事件通知；

13)判断前一时刻的水压状态是否为关闭状态，若为关闭状态，则水压状态保持不变；否则，水压状态由前一时刻的状态转移为关闭状态，并产生关闭事件通知。

需要说明的是，比较运算次数与检测的水压状态个数M相关，通过本发明所述方法进行水压状态检测与转移时，比较运算次数＝水压状态个数M+1，大大降低了运算复杂度。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种如实施例一所述水压状态检测及转移方法的实现装置，所述实现装置包括：

数据处理单元1，用于对水压数据进行滤波处理，得到待比较数据P并进行传输；

缓存单元2，与所述数据处理单元1连接，用于存储所述数据处理单元1发送的待比较数据P、设定的关闭门限值P_max和放水门限值P_min、及前一时刻的水压状态并进行传输；

比较单元3，与所述缓存单元2连接，用于将所述待比较数据P与所述关闭门限值P_max和放水门限值P_min进行比较，并将比较结果进行传输；以及

状态判断与转移切换单元4，分别与所述比较单元3及缓存单元2连接，用于根据比较结果进行当前水压状态判断，并通过比较当前水压状态与所述缓存单元2提供的前一时刻的水压状态进行水压状态转移切换，以及将当前水压状态传输到所述缓存单元2进行存储。

具体的，所述缓存单元2还存储有超压门限值和低压门限值。

需要说明的是，当进行超压、常压及低压判断时，还需设置相对应的超压门限值和低压门限值进行比较运算及水压状态判断与转移。

优选地，所述比较单元3还进行待比较数据P与超压门限值及低压门限值的比较，并传输比较结果；所述状态判断与转移切换单元4还根据比较结果进行水压状态判断及转移。

综上所述，本发明的一种水压状态检测及转移方法及其实现装置，具有以下有益效果：

1.通过本发明所述方法及装置能够有效监测供水管网的水压状态，及时发现供水管网的泄漏，便于采取补救措施，减少水资源的浪费。

2.本发明所述方法通过训练得到多个水压判决门限值，并通过对水压数据进行滤波，使得水压状态检测及转移更为准确，而且还实现了对应事件的激活通知，达到了报警功能。

3.本发明大大简化了水压状态转移判断过程，只需进行(M+1)次比较运算即可实现水压状态判断与转移，大大降低了计算复杂度，其中，M为水压状态个数。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。