一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，屬于消防安全領域。該方法包括以下步驟：步驟一：多組振動傳感器同步采集消防管網(wǎng)聲發(fā)射信號；步驟二：用同步信號建立相關矩陣，判斷是否發(fā)生滲漏，若發(fā)生，識別滲漏發(fā)生的管道；步驟三：提取滲漏管道方向上傳感器檢測的數(shù)據(jù)；步驟四：EEMD和能量特征提取分解得到包含滲漏源信息的IMF；步驟五：多組IMF數(shù)據(jù)互相關分析求得時間差，計算滲漏點位置；步驟六：多組滲漏點位置加權得到最終滲漏點位置。本方法解決了消防水管網(wǎng)因滲漏而導致的滅火水壓或流量不足的問題，讓消防水管網(wǎng)真正做到“養(yǎng)兵千日，用兵一時”。
【專利說明】—種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于消防安全領域，涉及一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法。
【背景技術】
[0002]近年來，大型高層建筑室內(nèi)消防火災頻發(fā)。但在火災發(fā)生時，火勢得不到很好的控制，其很多原因是由于消防水管網(wǎng)漏水，從而導致消防管道中的壓力不足，無法保證消火栓、消防噴頭等處的最低水壓、流量的要求。由于消防水管網(wǎng)長時間處于消防準備狀態(tài)，為保證消防滅火系統(tǒng)的正常工作，對消防水管網(wǎng)的滲漏檢測和定位具有重要意義。
[0003]建筑內(nèi)的消防管網(wǎng)因其管道鋪設的復雜性、管線路復雜度高，導致管道的滲漏的檢測與定位較為困難。
[0004]目前，檢測管道泄漏和定位的方法主要是靠簡單收集漏聲引起的振動，將振動轉換為電信號轉送到信號處理器，進行放大、過濾等處理后確定滲漏點位置。該方法主要應用在城市供水網(wǎng)管和長距離輸油管的泄漏檢測。
[0005]目前，因消防水管網(wǎng)管線復雜，會在不同到管道接口處產(chǎn)生各種反射現(xiàn)象，采集得到的信號包含多種頻率成分，具有多模態(tài)性和頻散特性，存在各種噪聲干擾，難以有效提取信號中的泄漏源特征信息，尤其是當消防管道與其他管線搭接時更易造成虛假漏水信號的問題，如何在復雜背景和強噪聲干擾下，提高消防管道泄漏的可靠性，準確的定位滲漏點仍是空白。
[0006]所以，可靠的、準確的、科學的識別消防水管網(wǎng)滲漏和滲漏點定位至關重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法。該方法
[0008]根據(jù)安裝在消防水管網(wǎng)系統(tǒng)不同位置的振動傳感器采集的信號，利用相關矩陣確定滲漏發(fā)生的管道，僅對有滲漏發(fā)生的管道上傳感器采集的數(shù)據(jù)分析。通過EEMD和能量特征提取的方法分提取包含滲漏源信息的IMF。根據(jù)矩陣同步分析法，確定滲漏點到不同傳感器的時間差。根據(jù)時間差計算得滲漏點位置。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0010]一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，包括以下步驟:步驟一:多組振動傳感器同步采集消防管網(wǎng)聲發(fā)射信號；步驟二:用同步信號建立相關矩陣，判斷是否發(fā)生滲漏，若發(fā)生，識別滲漏發(fā)生的管道；步驟三:提取滲漏管道方向上傳感器檢測的數(shù)據(jù)；步驟四:EEMD和能量特征提取分解得到包含滲漏源信息的MF ;步驟五:多組MF數(shù)據(jù)互相關分析求得時間差，計算滲漏點位置；步驟六:多組滲漏點位置加權得到最終滲漏點位置。
[0011]進一步，步驟一中，通過安裝在消防水管網(wǎng)系統(tǒng)不同位置上的振動傳感器采集的消防水管網(wǎng)的聲發(fā)射信號。
[0012]進一步，步驟二中，多組傳感器信號等時互相關計算出傳感器信號中每對傳感器的相關系數(shù)，構建相關矩陣。相關矩陣特征分解，根據(jù)特征值和特征向量的統(tǒng)計特性判斷該段管道是否發(fā)生滲漏，如果發(fā)生滲漏現(xiàn)象，識別滲漏發(fā)生的管道。
[0013]進一步，步驟四中，根據(jù)該段管道上傳感采集的同步信號，EEMD將滲漏分解為一系列MF，以能量為元素構成一個特征向量，對特征向量進行歸一化處理后與設定的門限值比較。低于門限值認為偽信號，這樣就消除了偽最大相關系數(shù)影響。
[0014]進一步，步驟五中，對步驟四處理后的MF進行相關矩陣分析，獲取最大的互相關系數(shù)的IMF。根據(jù)不同組的頻域圖確定滲漏點聲發(fā)射信號到達傳感器的時間差。根據(jù)滲漏點定位公式得到多組滲漏點坐標。。
[0015]進一步，在步驟六中，選擇合適的加權因子μ對上述結果進行加權平均，求得最終的滲漏點位置。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供的方法是利用安裝于消防管網(wǎng)上多個振動傳感器同步采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合計算完成的。基于EEMD和能量特征提取的相關分析，完成復雜消防管網(wǎng)下滲漏的識別和定位。用該方法對消防管網(wǎng)滲漏的識別，可確保消防管網(wǎng)的可靠運行，從根本上解決了因消防管網(wǎng)滲漏露而導致發(fā)生火災時消防管網(wǎng)滅火水壓或流量不足的問題。確保了消防管網(wǎng)健康運行，對消防系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化有了進一步提升，使消防水管網(wǎng)系統(tǒng)真正做到“養(yǎng)兵千日用兵一時”。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0018]圖1為本發(fā)明的流程示意圖；
[0019]圖2為消防水管網(wǎng)系統(tǒng)模型。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；
[0021]消防管道滲漏時，管內(nèi)高壓液體在破裂處滲漏，與管壁的相互作用產(chǎn)生一個高頻振動噪聲，以應力波的形式沿管壁傳播，該滲漏是聲發(fā)射現(xiàn)象，故可利用安裝于消防管網(wǎng)不同位置的振動傳感器同步檢測該聲發(fā)射信號。消防管道滲漏點識別與定位流程如圖1所
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[0022]消防水管網(wǎng)系統(tǒng)模型如圖2所示，該消防管網(wǎng)模型由一根主管道和三根支管道組成。A~J為安裝在該水管網(wǎng)系統(tǒng)不同位置的聲發(fā)射傳感器，X為發(fā)生滲漏的位置。對該區(qū)域各個傳感器(Α~J)采集到的同步信號用等時互相關計算出多傳感器信號中每對傳感器之間的相關系數(shù)，構建相關矩陣P。
[0023]對矩陣P進行特征分解，得到該段網(wǎng)管的特征值和特征向量。以此為依據(jù)判斷該區(qū)域的消防管網(wǎng)是發(fā)生滲漏，且滲漏點位于主干道上。由相關矩陣判斷發(fā)生滲漏后，提取該滲漏點處于管道上的所有傳感器采集的同步信號。
[0024]用集合經(jīng)驗模態(tài)分解法(EEMD)將各個傳感器采集的原始信號分解為一系列從高頻到低頻的本征模函數(shù)(MF)，記為S1, S2，S3,…，Sn，根據(jù)公式
【權利要求】
1.一種消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:多組振動傳感器同步采集消防管網(wǎng)聲發(fā)射信號； 步驟二:用同步信號建立相關矩陣，判斷是否發(fā)生滲漏，若發(fā)生，識別滲漏發(fā)生的管道； 步驟三:提取滲漏管道方向上傳感器檢測的數(shù)據(jù)； 步驟四:EEMD和能量特征提取分解得到包含滲漏源信息的MF ； 步驟五:多組MF數(shù)據(jù)互相關分析求得時間差，計算滲漏點位置； 步驟六:多組滲漏點位置加權得到最終滲漏點位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，其特征在于:步驟一中，利用安裝在消防水管網(wǎng)不同位置的振動傳感器同步檢測管網(wǎng)的聲發(fā)射信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，其特征在于:步驟四中，根據(jù)該段管道上傳感采集的同步信號，EEMD將同步信號分解為一系列的IMF，以能量為元素構成一個特征向量，對特征向量進行歸一化處理后與設定的門限值比較，低于門限值認為偽信號，這樣就消除了偽最大相關系數(shù)影響。
4.根據(jù)權利要求3所述的消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，其特征在于:步驟五中，對步驟四處理后的MF進行相關矩陣分析，獲取最大的互相關系數(shù)的MF，根據(jù)不同組的頻域圖確定滲漏點聲發(fā)射信號到傳感器的時間差，根據(jù)滲漏點定位公式多到多組滲漏點位置。
5.根據(jù)權利要求4所述的消防水管網(wǎng)滲漏的檢測識別與定位方法，其特征在于:在步驟六中，選擇合適的加權因子μ對上述結果進行加權平均，求得最終的滲漏點位置。
【文檔編號】F17D5/06GK103939750SQ201410186219
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權日:2014年5月5日
【發(fā)明者】屈劍鋒, 柴毅, 黃帥, 陳鵬, 張國洲 申請人:重慶大學