一种城市供水管网泄漏监测系统
技术领域
本领域涉及城市供水管网漏失检测，尤其是涉及一种城市供水管网泄漏监测系统。
背景技术
城市供水管网不仅是城市建设的重要基础设施而且是一种社会公共事业。供水管网的正常运行对保证城市经济的稳定发展和人民生活水平的显著提高有着举足轻重的作用，尤其在水资源贫乏和环境污染制约供水规模的当下，管网漏水处若不能及时发现、修复，管网漏损会引起管网水压下降，为了正常供水，则需要额外增加供水水压，这样不仅增加了能源的损耗，而且会使泄漏更加严重，形成恶性循环，造成更大的资源浪费。
根据检测理念的不同，供水管网泄漏检测可分为主动检测和被动检测两种方式。被动检测主要指人们发现地面泄漏点后再进行维修，对于地下埋设管道的不可见漏点，一般都是放任自流，这种检测方法投入小，需要耗费大量的人力，这不仅造成极大的资源浪费，而且易造成路面塌陷，房屋倒塌等其它灾害，影响人们的日常生活。因此，在泄漏点可见前能够实现对管网的泄漏状态进行主动检测已经成为人们的研究热点。
现有技术中通过在管网中设置压力传感器，根据压力监测数据确定管网中的泄漏故障；其通常是以一定的采样周期采集所有压力传感器的检测值，将检测值输送到中央控制室，中央控制室根据接收的检测数据确定管网中压力异常的位置为泄漏点。然而，采样周期相对较长，在采样周期内发生泄漏时，管路中压力传感器的检测压力值依次下降，中央控制室接收到数据时可能已经存在多个压力传感器的检测值小于阈值，无法判断具体发生泄漏或者爆裂的传感器电位。为了解决上述问题，CN103712070A的发明专利中提出了一种管路泄漏的压力监测方法，其在传感器端增加采样频率，计算压力变化值，在压力变化值大于阈值时主动将检测数据传送到中央控制室进行预报警，从而能够更准确确定管网中压力异常的位置。然而该发明中需要增加监测点的采样频率以及运算能力，同时增加电池消耗，对于监测点的系统硬件要求较高。
发明内容
本发明提供一种城市供水管网泄漏监测系统，能够减低监测点采样频率，同时实现对于管路压力异常的实时监测以及位置确定。
作为本发明的一个方面，提供一种城市供水管网泄漏监测系统，包括：多个压力传感器，其设置于供水管路；通信部，用于将压力传感器的检测结果输送到中央控制室；中央控制室，其接收压力传感器的检测结果，确定管道状态；其特征在于：所述多个压力传感器的个数根据供水管路负压波速，供水管路长度以及中央控制室的接收周期确定；所述多个压力传感器划分为不同的压力传感器组；不同压力传感器组的采样周期相同，初始采样时间不同；所述中央控制室在一个接收周期内接受依次接收流路顺序上压力传感器组的信号；所述中央控制室根据不同压力传感器组的检测信息，确定管道泄漏或者爆管位置。
进一步的，压力传感器个数根据下式确定：N=INT((L/V)/T)，其中L为供水管路长度，V为供水的负压波速，T为中央控制室的接收周期。
进一步的，压力传感器分组分为三组（i，i+3，…，i+3×（INT(N/3)-1）），其中i为1到3。
进一步的，所述各压力传感器组的采样起始时间依据水流方向依次增加时间间隔T。
进一步的，各压力传感器组的采样周期为3T。
进一步的，所述中央控制室依次接收流路顺序上压力传感器组的信号。
进一步的，所述中央控制室在一个接收周期内，接收单个压力传感器组的检测信号。
进一步的，中央控制室在接收到特定压力传感器组的检测数据时，判断该特定压力传感器组中是否存在小于压力阈值的压力传感器，如果该特定压力传感器组中存在小于压力阈值的传感器，则根据该特定压力传感器组的检测数据以及后续压力传感器组的检测数据确定管道泄漏或者爆管位置。
进一步的，如果特定压力传感器组存在压力小于阈值的压力传感器m，确定该压力传感器m在该特定压力传感器组中的排位i；根据后续具有两个压力传感器检测值小于阈值的压力传感器组数据，确定其中压力小于阈值的压力传感器中排位不为i的压力传感器n的排位；如果该压力传感器n的排位为i-1，则确定管道泄漏或者爆管位置位于所述特定压力传感器组中第i-1个压力传感器以及压力传感器m之间；如果该压力传感器n的排位为i+1，则确定管道泄漏或者爆管位置位于压力传感器m与所述特定压力传感器组中第i+1个压力传感器之间。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
本发明实施例的一种城市供水管网泄漏监测系统，通过对于供水管路的压力监测值的判断，确定供水管路中发生故障的时间以及位置，包括多个压力传感器，通信部以及中央控制室。多个压力传感器等间隔设置于供水管路，压力传感器的个数根据监测管路长度，负压波速以及中央控制室的接收周期确定。监测管路可以是仅有单个入口以及单个出口的供水管路。负压波速为供水管路发生泄漏时压力波的传播速度，其与供水管路的材料以及结构相关，可以通过试验预先确定。中央控制室的接收周期为其接收到压力传感器数据的周期。具体的，中压力传感器个数根据下式确定：N=INT((L/V)/T)，其中L为供水管路长度，供水管路的负压波速，T为中央控制室的接收周期。
多个压力传感器划分为3个压力传感器组（i，i+3，…，i+3×（INT(N/3)-1）），其中i为1到3；例如在设置12个压力传感器时，传感器按照流路顺序排序，传感器分组为（1,4,7,10），（2,5,8,11），（3,6,9,12）。设置不同组压力传感器的采样周期以及采样起始时间，设置各压力传感器组的采样周期为3T，各压力传感器组的采样起始时间依据水流方向依次增加时间间隔T，从而第一组压力传感器的采样时间为（0,3T,6T,…,kT），第二组压力传感器的采样时间为（T,4T,7T,…,KT+T），第三组压力传感器(2T,5T,8T,…,KT+2T)。
通信部，用于将压力传感器的检测结果输送到中央控制室。各压力传感器组按照采样周期3T将管道压力数据传送到中央控制室；中央控制室在一个接收周期T内，接收单个压力传感器组的检测信号，从而中央控制室在3个接收周期内，依次接收流路顺序上压力传感器组的信号。
中央控制室，其接收压力传感器的检测结果，确定管道状态。中央控制室在接收到特定压力传感器组的检测数据时，判断该特定压力传感器组中是否存在小于压力阈值的压力传感器，如果该特定压力传感器组中存在小于压力阈值的传感器，则根据该特定压力传感器组的检测数据以及后续压力传感器组的检测数据确定管道泄漏或者爆管位置。具体的，如果特定压力传感器组存在压力小于阈值的压力传感器m，确定该压力传感器m在该特定压力传感器组中的排位i；根据后续具有两个压力传感器检测值小于阈值的压力传感器组数据，确定其中压力小于阈值的压力传感器中排位不为i的压力传感器n的排位；如果该压力传感器n的排位为i-1，则确定管道泄漏或者爆管位置位于所述特定压力传感器组中第i-1个压力传感器以及压力传感器m之间；如果该压力传感器n的排位为i+1，则确定管道泄漏或者爆管位置位于压力传感器m与所述特定压力传感器组中第i+1个压力传感器之间。例如，中央控制室接收到第二组压力传感器（2,5,8,11）信号时，发现其中压力传感器5检测值小于压力阈值，确定其在第二组压力传感器的排位为2；则继续接收第三组压力传感器（3,6,9,12）的检测数据，如果第三组压力传感器中，传感器6,9的检测值小于阈值，其中传感器6的排位为2，传感器9的排位为3，对应的第二组压力传感器中排位为3的传感器为压力传感器8，则确定管道泄漏或者爆管位置位于第二组压力传感器中的传感器5以及传感器8之间；如果第三组压力传感器中，传感器3,6的检测值小于阈值，其中传感器3的排位为1，传感器6的排位为2，对应的第二组压力传感器中排位为1的传感器为压力传感器2，则确定管道泄漏或者爆管位置位于第二组压力传感器中的传感器2以及传感器5之间。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
