本發(fā)明涉數字信號處理領域，特別是涉及一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法及其實現裝置。

背景技術：

供水管網是供水工程中向用戶輸水和配水的管道系統(tǒng)，由管道、配件和附屬設施組成。從供水點(水源地或供水處理廠)到管網的管道，一般不直接向用戶供水，起輸水作用，稱為輸水管；管網中同時起輸水和配水作用的管道稱為干管；從干管分出向用戶供水的管道管徑為100或150毫米，起配水作用，稱為支管；從干管或支管接通用戶的稱為用戶支管，管上常設有水表以記錄用戶用水量。

現有的供水管網一般是埋設在地下的封閉、循環(huán)、承壓的連通管道，但由于管道年久失修或其它隱蔽管線施工的干擾，供水管網常出現漏水現象，這除了影響正常的生產生活外，還會使大量水資源白白浪費。據統(tǒng)計，目前我國各城市供水管網的平均漏損率均在20％以上，這是一項不可低估的水資源浪費，特別是對于水資源相對緊缺的地區(qū)，節(jié)省水資源顯得尤為重要。因此，及時發(fā)現供水管網是否出現泄漏，并采取相應的補救方案控制管網漏損，加強供水設施管理以合理利用水資源勢在必行。

鑒于此，有必要設計一種新的水壓狀態(tài)檢測及轉移方法及其實現裝置用以解決上述技術問題。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法及其實現裝置，用于解決現有技術中沒有有效的供水管網漏水檢測及報警裝置和方法的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法，所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法包括：

1)確定水壓判決門限的關閉門限值P_max，及放水門限值P_min；

2)對水壓數據進行濾波處理，得到待比較數據P；

3)將待比較數據P與關閉門限值P_max進行比較，若待比較數據P大于關閉門限值P_max，判定此時水壓狀態(tài)為關閉狀態(tài)，并跳至4)；否則，跳至5)；

4)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為關閉狀態(tài)，若為關閉狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為關閉狀態(tài)，并產生關閉事件通知；

5)將待比較數據P與放水門限值P_min進行比較，若待比較數據P大于放水門限值P_min，判定此時水壓狀態(tài)為泄漏狀態(tài)，并跳至6)；否則，判定此時水壓狀態(tài)為放水狀態(tài)，并跳至7)；

6)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為泄漏狀態(tài)，若為泄漏狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為泄漏狀態(tài)，并產生泄漏事件通知；

7)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為放水狀態(tài)，若為放水狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為放水狀態(tài)，并產生放水事件通知。

優(yōu)選地，1)中確定關閉門限值P_max及放水門限值P_min的方法包括：以水龍頭打開預設角度時所采集的水壓數據為訓練序列，統(tǒng)計各壓力值出現概率并進行累加得到所述關閉門限值P_max和放水門限值P_min。

優(yōu)選地，所述預設角度大于等于5度，小于等于15度。

優(yōu)選地，所述預設角度為10度，所述關閉門限值P_max＝0.478Mpa，所述放水門限值P_min＝0.378Mpa。

優(yōu)選地，2)中對水壓數據進行濾波處理的方法包括：

2.1)設定數據處理寬度；

2.2)根據設定的數據處理寬度，對水壓數據進行平均值運算。

優(yōu)選地，采用滑動平均濾波算法對水壓數據進行平均值運算，公式如下：

其中，y(t_n)為由N個采樣值得到的第n個測量值，x(t_i)為第i個采樣值，N為滑動窗口長度。

優(yōu)選地，所述水壓狀態(tài)還包括超壓狀態(tài)和低壓狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法還包括：

8)確定超壓門限值及低壓門限值；

9)將待比較數據P與超壓門限值進行比較，若待比較數據P大于超壓門限值，判定此時水壓狀態(tài)為超壓狀態(tài)，并跳至10)；否則，跳至11)；

10)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為超壓狀態(tài)，若為超壓狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為超壓狀態(tài)，并產生超壓事件通知；

11)將待比較數據P與低壓門限值進行比較，若待比較數據P小于低壓門限值，判定此時水壓狀態(tài)為低壓狀態(tài)，并跳至12)；否則，判定此時水壓狀態(tài)為關閉狀態(tài)，并跳至13)；

12)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為低壓狀態(tài)，若為低壓狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為低壓狀態(tài)，并產生低壓事件通知；

13)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為關閉狀態(tài)，若為關閉狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為關閉狀態(tài)，并產生關閉事件通知。

本發(fā)明還提供一種如上述任一項所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法的實現裝置，所述實現裝置包括：

數據處理單元，用于對水壓數據進行濾波處理，得到待比較數據P并進行傳輸；

緩存單元，與所述數據處理單元連接，用于存儲所述數據處理單元發(fā)送的待比較數據P、設定的關閉門限值P_max和放水門限值P_min、及前一時刻的水壓狀態(tài)并進行傳輸；

比較單元，與所述緩存單元連接，用于將所述待比較數據P與所述關閉門限值P_max和放水門限值P_min進行比較，并將比較結果進行傳輸；以及

狀態(tài)判斷與轉移切換單元，分別與所述比較單元及緩存單元連接，用于根據比較結果進行當前水壓狀態(tài)判斷，并通過比較當前水壓狀態(tài)與所述緩存單元提供的前一時刻的水壓狀態(tài)進行水壓狀態(tài)轉移切換，以及將當前水壓狀態(tài)傳輸到所述緩存單元進行存儲。

優(yōu)選地，所述緩存單元還存儲有超壓門限值和低壓門限值。

優(yōu)選地，所述比較單元還進行待比較數據P與超壓門限值及低壓門限值的比較，并傳輸比較結果。

如上所述，本發(fā)明的一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法及其實現裝置，具有以下有益效果：

1.通過本發(fā)明所述方法及裝置能夠有效監(jiān)測供水管網的水壓狀態(tài)，及時發(fā)現供水管網的泄漏，便于采取補救措施，減少水資源的浪費。

2.本發(fā)明所述方法通過訓練得到多個水壓判決門限值，并通過對水壓數據進行濾波，使得水壓狀態(tài)檢測及轉移更為準確，而且還實現了對應事件的激活通知，達到了報警功能。

3.本發(fā)明大大簡化了水壓狀態(tài)轉移判斷過程，只需進行(M+1)次比較運算即可實現水壓狀態(tài)判斷與轉移，大大降低了計算復雜度，其中，M為水壓狀態(tài)個數。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明所述水壓狀態(tài)轉移方法的流程圖。

圖2顯示為本發(fā)明所述實現裝置的系統(tǒng)框圖。

元件標號說明

1 數據處理單元

2 緩存單元

3 比較單元

4 狀態(tài)判斷與轉移切換單元

1)～13) 步驟

2.1)～2.2) 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1和圖2。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

實施例一

如圖1所示，本實施例提供一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法，所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法包括：

1)確定水壓判決門限的關閉門限值P_max，及放水門限值P_min；

2)對水壓數據進行濾波處理，得到待比較數據P；

3)將待比較數據P與關閉門限值P_max進行比較，若待比較數據P大于關閉門限值P_max，判定此時水壓狀態(tài)為關閉狀態(tài)，并跳至4)；否則，跳至5)；

4)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為關閉狀態(tài)，若為關閉狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為關閉狀態(tài)，并產生關閉事件通知；

5)將待比較數據P與放水門限值P_min進行比較，若待比較數據P大于放水門限值P_min，判定此時水壓狀態(tài)為泄漏狀態(tài)，并跳至6)；否則，判定此時水壓狀態(tài)為放水狀態(tài)，并跳至7)；

6)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為泄漏狀態(tài)，若為泄漏狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為泄漏狀態(tài)，并產生泄漏事件通知；

7)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為放水狀態(tài)，若為放水狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為放水狀態(tài)，并產生放水事件通知。

具體的，1)中確定關閉門限值P_max及放水門限值P_min的方法包括：以水龍頭打開預設角度時所采集的水壓數據為訓練序列，統(tǒng)計各壓力值出現概率并進行累加得到所述關閉門限值P_max和放水門限值P_min。

優(yōu)選地，所述預設角度大于等于5度，小于等于15度；進一步優(yōu)選地，在本實施例中，所述預設角度為10度，所述關閉門限值P_max＝0.478Mpa，所述放水門限值P_min＝0.378Mpa。

具體的，2)中對水壓數據進行濾波處理的方法包括：

2.1)設定數據處理寬度；

2.2)根據設定的數據處理寬度，對水壓數據進行平均值運算。

優(yōu)選地，2.2)中采用滑動平均濾波算法對水壓數據進行平均值運算，公式如下：

其中，y(t_n)為由N個采樣值得到的第n個測量值，x(t_i)為第i個采樣值，N為滑動窗口長度。

需要說明的是，所述數據處理寬度等于所述滑動窗口長度N。

需要說明的是，所述滑動平均濾波算法是將N個采樣值看成一個隊列，每進行一次采樣就將新數據放入隊尾，而原來的隊首數據出隊，保證隊列中始終有N個最新數據，這樣取此N個數據的算術平均值作為本次測量值，對濾除隨機干擾信號非常有效，而且還具有較高的實時性，能夠更準確地判斷供水管網的水壓狀態(tài)。

具體的，所述水壓狀態(tài)還包括超壓狀態(tài)和低壓狀態(tài)。

需要說明的是，由于所述關閉狀態(tài)時的水壓為常壓，故在進行超壓、常壓及低壓判斷時，當所述水壓為常壓時，此時所述水壓狀態(tài)為關閉狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法還包括：

8)確定超壓門限值及低壓門限值；

9)將待比較數據P與超壓門限值進行比較，若待比較數據P大于超壓門限值，判定此時水壓狀態(tài)為超壓狀態(tài)，并跳至10)；否則，跳至11)；

10)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為超壓狀態(tài)，若為超壓狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為超壓狀態(tài)，并產生超壓事件通知；

11)將待比較數據P與低壓門限值進行比較，若待比較數據P小于低壓門限值，判定此時水壓狀態(tài)為低壓狀態(tài)，并跳至12)；否則，判定此時水壓狀態(tài)為關閉狀態(tài)，并跳至13)；

12)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為低壓狀態(tài)，若為低壓狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為低壓狀態(tài)，并產生低壓事件通知；

13)判斷前一時刻的水壓狀態(tài)是否為關閉狀態(tài)，若為關閉狀態(tài)，則水壓狀態(tài)保持不變；否則，水壓狀態(tài)由前一時刻的狀態(tài)轉移為關閉狀態(tài)，并產生關閉事件通知。

需要說明的是，比較運算次數與檢測的水壓狀態(tài)個數M相關，通過本發(fā)明所述方法進行水壓狀態(tài)檢測與轉移時，比較運算次數＝水壓狀態(tài)個數M+1，大大降低了運算復雜度。

實施例二

如圖2所示，本實施例提供一種如實施例一所述水壓狀態(tài)檢測及轉移方法的實現裝置，所述實現裝置包括：

數據處理單元1，用于對水壓數據進行濾波處理，得到待比較數據P并進行傳輸；

緩存單元2，與所述數據處理單元1連接，用于存儲所述數據處理單元1發(fā)送的待比較數據P、設定的關閉門限值P_max和放水門限值P_min、及前一時刻的水壓狀態(tài)并進行傳輸；

比較單元3，與所述緩存單元2連接，用于將所述待比較數據P與所述關閉門限值P_max和放水門限值P_min進行比較，并將比較結果進行傳輸；以及

狀態(tài)判斷與轉移切換單元4，分別與所述比較單元3及緩存單元2連接，用于根據比較結果進行當前水壓狀態(tài)判斷，并通過比較當前水壓狀態(tài)與所述緩存單元2提供的前一時刻的水壓狀態(tài)進行水壓狀態(tài)轉移切換，以及將當前水壓狀態(tài)傳輸到所述緩存單元2進行存儲。

具體的，所述緩存單元2還存儲有超壓門限值和低壓門限值。

需要說明的是，當進行超壓、常壓及低壓判斷時，還需設置相對應的超壓門限值和低壓門限值進行比較運算及水壓狀態(tài)判斷與轉移。

優(yōu)選地，所述比較單元3還進行待比較數據P與超壓門限值及低壓門限值的比較，并傳輸比較結果；所述狀態(tài)判斷與轉移切換單元4還根據比較結果進行水壓狀態(tài)判斷及轉移。

綜上所述，本發(fā)明的一種水壓狀態(tài)檢測及轉移方法及其實現裝置，具有以下有益效果：

1.通過本發(fā)明所述方法及裝置能夠有效監(jiān)測供水管網的水壓狀態(tài)，及時發(fā)現供水管網的泄漏，便于采取補救措施，減少水資源的浪費。

2.本發(fā)明所述方法通過訓練得到多個水壓判決門限值，并通過對水壓數據進行濾波，使得水壓狀態(tài)檢測及轉移更為準確，而且還實現了對應事件的激活通知，達到了報警功能。

3.本發(fā)明大大簡化了水壓狀態(tài)轉移判斷過程，只需進行(M+1)次比較運算即可實現水壓狀態(tài)判斷與轉移，大大降低了計算復雜度，其中，M為水壓狀態(tài)個數。

所以，本發(fā)明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。