一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统与流程

本发明涉及安全监测，特别涉及一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统。

背景技术：

1、目前，利用现代微电子技术、现代传感技术对用水量进行计量的新型水量计量方法走进了千家万户，极大的方便了群众的生活。这些新型水量计量方法与传统水量计量方法相比，在检测速度、检测精度方面有一个很大的进步。

2、但是，这些新型水量计量方法未考虑是否存在泄漏情况，未对对泄漏水量监测，进而导致水量计量方法计算出的实际用水量存在巨大误差。例如公开号为“cn111220228a”、专利名称为“一种水量计量方法及系统”，其方法包括以下步骤：本发明提供了一种水量计量系统，所述系统包括：流量传感器、无线网络模块、计算模块、阀门和水流发电机；所述水流发电机，用于为所述流量传感器、所述无线网络模块和所述计算模块提供工作电压；所述流量传感器，用于采集水流量；所述计算模块，用于接收所采集到的水流量，并根据该水表账号所对应的账户费用信息确定该水表账户所对应的可用水量，并根据该水表账号所对应的联系方式进行推送至指定缴费平台；所述阀门，用于接收所述计算模块发送的控制信号，控制所述阀门的开关状态。以及提供了一种水量计量方法。应用本发明实施例，实现水表数据的实时上传和数据的实时发送，此外本系统还可以实现用户的远程支付充值且费用实时到账。但是该专利存在未考虑是否存在泄漏情况，未对对泄漏水量监测问题。

3、因此，本发明提出了一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统，用以实现对泄漏情况及时监测，以及对实际用水量更精确的计量。

技术实现思路

1、本发明提供一种物联网远传水表的水量计量方法及水量计量系统，用以 基于对在输水管道的管壁上采集的声波信号的有效信号分量的提取，判断出水输水管道是否存在泄漏，并确定出泄漏位置，并进一步地基于泄漏位置确定出泄漏水量，基于泄漏水量对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。实现了对泄漏情况监测更及时，对实际用水量更精确地计量。

2、本发明提供一种物联网远传水表的水量计量方法，包括：

3、s1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；

4、s2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；

5、s3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；

6、s4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；

7、s5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；

8、s6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。

9、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s1：采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量，包括：

10、s101：基于预设周期对输水管道的管壁上每个预设位置处的声波信号进行采集，获得所有预设位置处预设时长的声波信号；

11、s102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量。

12、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s102：对每个预设位置处的声波信号进行信号分解，获得每个声波信号的所有振荡分量，包括：

13、s1021：将每个预设位置处获取的预设时长的声波信号拟合成声波信号曲线，并提取出声波信号曲线中的所有极大值点和极小值点；

14、s1022：将当前的声波信号曲线中的所有极大值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的上包络线，将当前的声波信号曲线中的所有极小值点进行包络线拟合，获得当前的声波信号曲线的下包络线；

15、s1023：将上包络线与下包络线在同一时刻的数值的均值当作对应时刻的包络线均值，将当前的声波信号曲线在每个时刻的幅度与对应时刻的包络线均值的差值，当作本次减幅过程中当前的声波信号在对应时刻的减幅后的幅度，基于在所有时刻的降幅后的幅度拟合出当前的声波信号的降幅信号；

16、s1024：将最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，并基于最新的声波信号曲线循环执行s1021至s1023，直至本次获得的降幅信号和上一次获得的降幅信号的幅值差小于预设值时，则停止循环，并基于最初的声波信号与最新获得的降幅信号在每个时刻的幅度之差，拟合出当前的声波信号的第一个振荡分量；

17、s1025：将步骤s1024最新获得的降幅信号当作新的声波信号曲线，循环执行s1021至s1024，获得新的振荡分量，并确定出当前确定出的声波信号的所有振荡分量在相同时刻的幅度之和作为对应时刻的振荡幅度，基于最初的声波信号中每个时刻的幅度与对应时刻的振荡幅度之差拟合出非振荡波形，直至最新确定出的非振荡波形中只存在一个极值时，则停止循环，并获得当前声波信号的所有振荡分量。

18、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s2：基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：

19、s201：将单个声波信号的第一振荡分量与第二振荡分量进行叠加，获得第一叠加信号，将单个声波信号的第一振荡分量、第二振荡分量、第三振荡分量进行叠加，获得第二叠加信号，把单个声波信号的振荡分量继续进行递增叠加，直至叠加信号为每个声波信号的所有叠加信号；

20、s202：计算出每个声波信号与对应的每个叠加信号的波形相似度，并将波形相似度大于预设值的叠加信号，当作待测叠加信号；

21、s203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量。

22、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s203：计算待测叠加信号的降噪有效值，根据降噪有效值对对应的声波信号进行振荡分量筛除，获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量，包括：

23、基于待测叠加信号在的幅值和对应的声波信号的幅值，计算出待测叠加信号的降噪有效值：

24、；

25、其中，为待测叠加信号的降噪有效值，lg为以10为底的对数，w(t)为待测叠加信号的幅值，q(t)为当前声波信号的幅值；

26、将当前声波信号中不存在且最大降噪有效值的待测叠加信号中不存在的振荡分量，当作须筛除的振荡分量。

27、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s3：基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏，包括：

28、s301：判断所有预设位置处的声波信号对应的有效信号分量是否出现波形突变，获得判断结果；

29、s302：基于判断结果判断出是否出现管道泄漏。

30、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s4：当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置，包括：

31、s401：当判定输水管道出现泄漏时，确定出有效信号分量最先发生波形突变的两个预设位置；

32、s402：获取在两个预设位置采集的声波信号的有效信号分量；

33、s403：基于两个预设位置获取的声波信号的有效信号分量中发生波形突变的时间差计算泄漏位置与两个预设位置的距离，结合预设位置与区域水网输水管道首端的距离，确定出泄漏位置。

34、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s5：基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量，包括：

35、s501：分别获取位于泄漏位置每侧的三个流量传感器的流量数据；

36、s502：基于流量传感器在泄漏位置两侧的相对位置，对分别设置在泄漏位置两侧的流量传感器的流量数据进行组合 获得三组流量数据；

37、s503：将每组流量传感器的流量数据的差值与发生泄漏到当前时刻为止的时间的乘积当作对应组流量传感器的测量泄漏量，将三个测量泄漏量中与泄漏位置的距离最远和第二远的两组流量传感器对应的泄漏量进行求差，将求差结果与三个泄漏量中与泄漏位置距离最近的一组流量传感器对应的泄漏量进行相加，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量。

38、优选的，物联网远传水表的水量计量方法，s6：基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量，包括：

39、s601：采集区域水网的总供水端口的所有物联网远传水表的供水量检测值；

40、s602：将所有物联网远传水表的供水量检测值之和与所有输水管道泄露位置的泄漏水量的差值，当作区域水网实际用水量。

41、本发明提出一种物联网远传水表的水量计量系统，用于执行实施例1至9任一中所述的物联网远传水表的水量计量方法，包括：

42、信号采集分解模块，用于采集输水管道的管壁上每个预设位置处预设时长的声波信号，对声波信号进行信号分解，得到每个声波信号的所有振荡分量；

43、分量筛除模块，用于基于每个声波信号的振荡分量获得每个声波信号的所有待测叠加信号，基于待测叠加信号获得声波信号的须筛除的振荡分量，利用须筛除的振荡分量获得所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量；

44、判断模块，用于基于所有预设位置处的声波信号在预设时长内的有效信号分量的波形判断输水管道是否出现泄漏；

45、位置确定模块，用于当判定输水管道出现泄漏时，则基于在不同位置获取的声波信号的有效信号分量中出现波形突变的时间差计算输水管道泄漏位置；

46、泄漏水量计算模块，用于基于在泄漏位置两端采集的流量数据，获得输水管道泄漏位置的泄漏水量；

47、远传水表校正模块，用于基于所有输水管道泄漏位置的泄漏水量，对物联网远传水表检测值进行校正，获得区域水网实际用水量。

48、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

49、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。