技术特征：
1.一种供水管道检漏装置，其特征在于，包括：矢量水听器阵列模块一，为至少六个矢量水听器阵元子模块组成的均匀线阵，记录供水管道一端的声信号数据；矢量水听器阵列模块二，为至少六个矢量水听器阵元子模块组成的均匀线阵，记录供水管道另一端的声信号数据；定位模块一，接收定位系统信号，记录所述矢量水听器阵列模块一的地理位置；定位模块二，接收定位系统信号，记录所述矢量水听器阵列模块二的地理位置；中央处理模块，对所述矢量水听器阵列模块一和所述矢量水听器阵列模块二监测到的的声信号数据进行提取、分析和运算，最终计算出泄漏点到矢量水听器阵列模块的距离；通信模块一：向所述中央处理模块发送所述矢量水听器阵列模块一监测到的声信号数据以及所述定位模块一监测到的地理位置数据；通信模块二：向所述中央处理模块发送所述矢量水听器阵列模块二监测到的声信号数据以及所述定位模块二监测到的地理位置数据；所述矢量水听器阵列模块一和所述矢量水听器阵列模块二设置在供水管道两端的管内壁，所述定位模块一和所述通信模块一安装在与所述矢量水听器阵列模块一对应的所述供水管道的管外壁，所述定位模块二和所述通信模块二安装在与所述矢量水听器阵列模块二对应的所述供水管道的管外壁，所述矢量水听器阵列模块一和所述定位模块一通过有线方式连接到所述通信模块一，所述矢量水听器阵列模块二和所述定位模块二通过有线方式连接到所述通信模块二，所述通信模块一和所述通信模块二通过无线方式与所述中央处理模块进行通信。2.如权利要求1所述的供水管道检漏装置，其特征在于，所述矢量水听器阵元子模块包括一个声压传感器和三个质点振速传感器，所述声压传感器测量附近声场的声压，所述质点振速传感器测量附近声场不同方向上的质点振速。3.如权利要求2所述的供水管道检漏装置，其特征在于，所述中央处理模块包括：信号处理子模块，响应于所述通信模块一和所述通信模块二发送的声信号数据，对所述声信号数据进行预处理，然后发送给声源个数估计子模块；声源个数估计子模块，接收经过所述信号处理子模块预处理的声信号数据，并进行声源个数估计，并把估计结果发送给波达方向估计子模块；波达方向估计子模块，利用所述声源个数估计子模块的估计结果对所述声信号数据进行波达方向估计，得到所有声源的来波方向，分析所述供水管道方向上的漏水声信号；波束形成子模块，对预处理的声信号数据进行波束形成，将波束方向汇聚到所述供水管道所在直线方向上，以屏蔽外界其他声源的干扰；滤波子模块，对经过波束形成的声信号数据进行滤波，去除声信号数据中的环境噪声，提高泄漏点位置估计的准确性；时延估计子模块，对滤波后的声信号进行相关性分析，计算得出泄漏点漏水声信号到达所述矢量水听器阵列模块一和所述矢量水听器阵列模块二的时间差，计算泄漏点位置。4.如权利要求3所述的供水管道检漏装置，其特征在于，所述声源个数估计子模块采用最小长度描述算法进行声源个数估计。5.如权利要求3所述的供水管道检漏装置，其特征在于，所述波达方向估计子模块采用
二维旋转不变子空间算法进行波达方向估计。6.如权利要求3所述的供水管道检漏装置，其特征在于，所述波束形成子模块采用lcmv波束形成算法进行波束形成。7.一种供水管道检漏方法，使用如权利要求3至6任一所述的供水管道检漏装置，其特征在于，包括如下步骤：s100、部署所述供水管道检漏装置，在供水管道两端内壁安装所述矢量水听器阵列模块一和所述矢量水听器阵列模块二，并在所述供水管道两端外壁配套安装所述定位模块一、所述定位模块二和所述通信模块一、所述通信模块二，以及所述中央处理模块；s200、启动所述供水管道检漏装置，所述矢量水听器阵列模块一、所述矢量水听器阵列模块二、所述定位模块一、所述定位模块二、所述通信模块一、所述通信模块二和所述中央处理模块开始工作；s300、预处理声信号数据，所述中央处理模块接收声信号数据信息，并进行预处理；s400、估算声源个数，所述声源个数估计子模块接收预处理的声信号数据，并进行声源个数估计；s500、估算声源的来波方向，所述波达方向估计子模块进行波达方向估计，得到所有声源的来波方向，判断所述供水管道方向上的漏水声信号，如果有漏水，则执行s600，否则返回s300；s600、形成波束，所述波束形成子模块进行波束形成，将波束方向汇聚到所述供水管道所在直线方向上，以屏蔽外界其他声源的干扰；s700、滤波，所述滤波子模块对声信号数据进行滤波，去除声信号数据中的环境噪声；s800、计算泄漏点位置，所述时延估计子模块对滤波后的声信号数据进行相关性分析，计算得出漏水声信号到达所述矢量水听器阵列模块一和所述矢量水听器阵列模块二的时间差，计算泄漏点位置；s900、显示并保存结果，所述中央处理模块显示并保存所述定位模块一、所述定位模块二的定位数据和所述泄漏点位置。8.如权利要求7所述的供水管道检漏方法，其特征在于，所述步骤s300包括：s310、所述中央处理模块接收通过所述通讯模块一和所述通信模块二发送来的所述矢量水听器阵列模块一、所述矢量水听器阵列模块二的声信号数据；s320、所述信号处理子模块对所述述声信号数据进行解包和预处理；s330、把预处理的声信号数据传送到所述声源个数估计子模块。9.如权利要求8所述的供水管道检漏方法，其特征在于，所述步骤s400包括：s410、所述声源个数估计模块接收预处理的声信号数据；s420、对声源个数进行估计；s430、把预处理的声信号数据传送到所述波达方向估计子模块。10.如权利要求9所述的供水管道检漏方法，其特征在于，所述步骤s500包括：s510、所述波达方向估计子模块接收预处理的声信号数据；s520、波达方向估计，如果出现来自所述供水管道方向的漏水声信号，则把预处理的声信号数据传送到所述波束形成子模块，执行s600；s530、如果没有出现来自所述供水管道方向的漏水声信号，就结束本轮处理，返回s300
重新监测。
技术总结
本发明公开了一种供水管道检漏装置，涉及供水管网维保技术领域，包括矢量水听器阵列模块一、矢量水听器阵列模块二、定位模块一、定位模块二、通信模块一、通信模块二和中央处理模块；本发明还公开了一种供水管道检漏方法，包括：S100、部署供水管道检漏装置，S200、启动供水管道检漏装置，S300、预处理声信号数据，S400、估算声源个数，S500、估算声源的来波方向，S600、形成波束，S700、滤波，S800、计算泄漏点位置，S900、显示并保存结果。本发明解决了供水管网泄漏点不能准确定位、外界声音干扰影响定位精度或造成系统漏报误报等问题，提高了供水管网泄漏检测的准确性和稳健性。水管网泄漏检测的准确性和稳健性。水管网泄漏检测的准确性和稳健性。
技术研发人员：尚阳 段飞 杨根科 褚健
受保护的技术使用者：上海交通大学宁波人工智能研究院
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/9/23