发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种检测效果、检测精度与检测效率较高以及实时性较好、成本较低的漏水管网实时监测定位***。
为了达到上述目的,本发明提出的技术方案为:
一种管网漏水实时监测定位***,包括:数据采集模块、数据传输模块、数据服务器、终端服务器、全球定位***;其中,数据采集模块包括安装在管网各水管相邻采集点的传感器对;数据传输模块包括两个以上的数据传输器;数据传输器与传感器以一一对应的方式设置;各传感器之间通过全球定位***实现采集时间同步;
传感器,用于根据数据传输器发送的采集指令采集管网中水管漏水信息,并根据数据传输器发送的传输指令将水管漏水信息发送至对应的数据传输器;还用于将传感器状态发送至数据传输器。
数据传输器,用于将终端服务器发送的采集指令、传输指令转发至传感器;将数据传输器状态、传感器发送的水管漏水信息与传感器状态通过因特网转发至数据服务器。
数据服务器,用于从数据传输器转发的水管漏水信息中提取传感器编码、采集日期,并以文件形式存储水管漏水信息;对水管漏水信息进行自适应滤波处理,从得到的滤波信息中提取并存储来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度,对来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度进行相关处理,根据是否成立来检测水管是否漏水:当成立时,检测结果为水管没有发生漏水;当成立时,检测结果为水管发生漏水,确定泄漏时间并向终端服务器发送告警指令后,从滤波信息中提取并存储待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点的传感器对的时间差Δt、管道材质,将待测水管相邻采集点中的一个采集点作为首端、另一个采集点作为末端,根据泄漏点距首端的相对距离确定泄漏点;还用于存储上述检测结果、泄漏时间、泄漏点距首端的相对距离r、数据传输器发送的存储传感器状态与数据传输器状态;其中,x为相关处理得到的各相关值的绝对值中的最大值,y为相关处理得到的各相关值的绝对值的平均值,δ为阈值,x、y、δ均为实数。
终端服务器,用于根据用户通过通讯终端发送的配置指令,以基于地理信息***模式的可视化方式进行***配置;通过因特网向数据传输器转发用户通过通讯终端发送的采集指令、传输指令;根据用户通过通讯终端发送管道状态查询指令,从数据服务器读取检测结果、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、漏水噪声信号传播速度v、泄漏点距首端的相对距离r、泄漏时间、管道材质,并采用图表形式以基于地理信息***模式的可视化方式通过通讯终端呈现至用户;根据数据服务器发送的告警指令,通过通讯终端以短信或邮件方式向用户告警;还用于根据用户通过通讯终端发送***工作状态查询指令,将从数据服务器读取传感器状态与数据传输器状态通过通讯终端发送至用户。
综上所述,本发明所述管网漏水实时监测定位***中,数据采集模块在全球定位***的控制下,将精确地、实时地采集的水管漏水信息通过数据传输模块传输至数据服务器进行自适应滤波处理、相关处理、定位处理等时间水管泄漏点的精确定位,提高了检测效果;而且,用户还可以通过终端服务器以基于地理信息***模式的可视化方式发送各种指令、进行各种查询。同时,采用本发明所述管网漏水实时监测定位***可以实现大范围的监测,提高了检测效率。基于上述原因,本发明还具有降低成本的效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1为本发明所述管网漏水实时检测定位***的总体组成结构示意图。如图1所示,本发明所述管网漏水实时监测定位***包括:数据采集模块1、数据传输模块2、数据服务器3、终端服务器4、全球定位***5;其中,数据采集模块1包括安装在管网各水管相邻采集点的传感器对;数据传输模块2包括两个以上的数据传输器;数据传输器与传感器以一一对应的方式设置;各传感器之间通过全球定位***5实现采集时间同步;
传感器,用于根据数据传输器发送的采集指令采集管网中水管漏水信息,并根据数据传输器发送的传输指令将水管漏水信息发送至对应的数据传输器;还用于将传感器状态发送至数据传输器。
数据传输器,用于将终端服务器4发送的采集指令、传输指令转发至传感器;将数据传输器状态、传感器发送的水管漏水信息与传感器状态通过因特网转发至数据服务器3。
本发明中,传感器与数据传输器之间通过串口相连接。
数据服务器3,用于从数据传输器转发的水管漏水信息中提取传感器编码、采集日期,并以文件形式存储水管漏水信息;对水管漏水信息进行自适应滤波处理,从得到的滤波信息中提取并存储来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度,对来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度进行相关处理,根据是否成立来检测水管是否漏水:当成立时,检测结果为水管没有发生漏水;当成立时,检测结果为水管发生漏水,确定泄漏时间并向终端服务器发送告警指令后,从滤波信息中提取并存储待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点传感器对的时间差Δt、管道材质,将待测水管相邻采集点中的一个采集点作为首端、另一个采集点作为末端,根据泄漏点距首端的相对距离确定泄漏点;还用于存储上述检测结果、泄漏时间、泄漏点距首端的相对距离r、数据传输器发送的传感器状态与数据传输器状态;其中,x为相关处理得到的各相关值的绝对值中的最大值,y为相关处理得到的各相关值的绝对值的平均值,δ为阈值,x、y、δ均为实数。
本发明中,通常取δ=3。
本发明中,自适应滤波处理用于消除50Hz的噪声信号。这里,自适应滤波处理为现有技术,此处不再赘述。
本发明中,漏水噪声加速度表示漏水噪声信号在不同材质的水管中传输时的衰减强弱变化。
终端服务器4,用于根据用户通过通讯终端发送的配置指令,以基于地理信息***(GIS,Geographic Information System)模式的可视化方式进行***配置;通过因特网向数据传输器转发用户通过通讯终端发送的采集指令、传输指令;根据用户通过通讯终端发送管道状态查询指令,从数据服务器3读取检测结果、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、漏水噪声信号传播速度v、泄漏点距首端的相对距离r、泄漏时间、管道材质,并采用图表形式以基于地理信息***模式的可视化方式通过通讯终端呈现至用户;根据数据服务器3发送的告警指令,通过通讯终端以短信或邮件方式向用户告警;还用于根据用户通过通讯终端发送***工作状态查询指令,将从数据服务器3读取传感器状态与数据传输器状态通过通讯终端发送至用户。
本发明中,所述采集时间同步的误差小于1毫秒。
本发明中,所述泄漏点的定位误差小于1米。
总之,本发明所述管网漏水实时监测定位***中,数据采集模块在全球定位***的控制下,将精确地、实时地采集的水管漏水信息通过数据传输模块传输至数据服务器进行自适应滤波处理、相关处理、定位处理等时间水管泄漏点的精确定位,提高了检测效果;而且,用户还可以通过终端服务器以基于地理信息***模式的可视化方式发送各种指令、进行各种查询。同时,采用本发明所述管网漏水实时监测定位***可以实现大范围的监测,提高了检测效率。基于上述原因,本发明还具有降低成本的效果。
实际应用中,如果本发明所述管网漏水实时监测定位***监控范围比较大,则可以将数据服务器3分为数据中心服务器与数据处理服务器,其中,
数据中心服务器,用于以文件形式存储水管漏水信息;存储来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点传感器对的时间差Δt、管道材质、检测结果、泄漏时间、泄漏点距首端的相对距离r、数据传输器发送的传感器状态与数据传输器状态。
数据处理服务器,用于从数据传输器转发的水管漏水信息中提取传感器编码、采集日期;对来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度进行相关处理,从滤波信息中提取来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点的传感器对的时间差Δt、管道材质;对水管漏水信息进行自适应滤波处理;根据是否成立来检测水管是否漏水:当成立时,检测结果为水管没有发生漏水;当成立时,检测结果为水管发生漏水,确定泄漏时间并向终端服务器4发送告警指令后,将待测水管相邻采集点中的一个采集点作为首端、另一个采集点作为末端,根据泄漏点距首端的相对距离 确定泄漏点。
本发明中,所述水管漏水信息包括所述传感器编码、采集日期、漏水噪声加速度、管道材质、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测的相邻水管采集点传感器对的时间差Δt。
图2为本发明所述数据服务器的组成结构示意图。如图2所示,数据服务器3包括:存储单元31、滤波单元32、相关处理单元33、提取单元34、定位单元35;其中,
存储单元31,用于根据提取单元34发送的传感器编码、采集日期,以文件形式存储所述数据传输模块2发送的漏水信息;存储相关处理单元33发送的检测结果;存储提取单元34发送待测水管相邻采集点之间的管道长度l、来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、管道材质、漏水噪声信号传播速度v、泄漏点距首端的相对距离r、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点的传感器对的时间差Δt、泄漏时间;还用于存储所述数据传输模块2发送的传感器状态与数据传输器状态。
滤波单元32,用于对水管漏水信息进行自适应滤波处理,并将得到的滤波信息发送至提取单元34。
相关处理单元33,用于对从存储单元31读取的来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度进行相关处理,根据是否成立来检测水管是否漏水:当成立时,检测结果为水管没有发生漏水;当成立时,检测结果为水管发生漏水,确定泄漏时间并向定位单元35发送定位指令,同时,向终端服务器4发送告警指令;将检测结果与泄漏时间发送至存储单元31。
提取单元34,用于将从所述数据传输模块2转发的漏水信息中提取的传感器编码、采集日期发送至存储单元31;将从滤波单元32发送的滤波信息中提取的来自所述相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、管道材质、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点传感器对的时间差Δt发送至存储单元31。
定位单元35,用于按照相关处理单元33发送的定位指令,从存储单元31读取待测水管相邻采集点之间的管道长度l、漏水噪声信号传播速度v、漏水噪声信号传播至待测水管相邻采集点传感器对的时间差Δt后,将待测水管相邻采集点中的一个采集点作为首端、另一个采集点作为末端,由泄漏点距首端的相对距离确定泄漏点,并将泄漏点距首端的相对距离r发送至存储单元31。
本发明中,所述文件的名称包括传感器编码与采集日期。
图3为本发明所述终端服务器的组成结构示意图。如图3所示,终端服务器4包括:***配置与工作指令发送单元41、显示单元42、警报单元43、查询单元44;其中,
***配置与工作指令发送单元41,用于根据用户通过通讯终端发送的配置指令,以基于地理信息***模式的可视化方式进行***配置,并将***配置信息通过因特网发送至所述数据传输模块2;通过因特网向所述数据传输模块2转发用户通过通讯终端发送的采集指令、传输指令。
显示单元42,用于根据查询单元44发送的***工作状态查询指令,从数据服务器3读取传感器状态与数据传输器状态通过通讯终端发送至用户;根据查询单元44发送的管道状态指令,从数据服务器3读取检测结果、待测水管相邻采集点之间的管道长度l、来自相邻采集点的传感器对的漏水噪声加速度、漏水噪声信号传播速度v、泄漏点距首端的相对距离r、泄漏时间、管道材质,并采用图表形式以基于地理信息***模式的可视化方式通过通讯终端呈现至用户。
实际应用中,根据数据服务器3存储的历史数据与实时数据,用户可以查询管道实时状态与历史状态。
警报单元43,用于当根据所述数据服务器3发送的告警指令,通过通讯终端以短信或邮件方式向用户告警。
查询单元44,用于将用户通过通讯终端转发的***工作状态查询指令、管道状态指令发送至显示单元42。
本发明中,所述***配置信息包括用户管理信息、采集开始时间、采集时间长度。
本发明中,通讯终端可以是计算机终端,也可以是手机终端;通讯终端与终端服务器4之间通过网络联接。
综上所述,以上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。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,均应包含在本发明的保护范围之内。