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CN111610525A - 基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法 - Google Patents

基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法 Download PDF

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CN111610525A
CN111610525A CN202010464180.4A CN202010464180A CN111610525A CN 111610525 A CN111610525 A CN 111610525A CN 202010464180 A CN202010464180 A CN 202010464180A CN 111610525 A CN111610525 A CN 111610525A
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sound
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刘伟申
李永宁
王鸿玉
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Xidian University
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Abstract

本发明公开了一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法，该系统包括发射机、接收机，所述发射机设置在管道端口内用于产生声波并且在管道端口内传播，所述接收机在地面设置至少三个并且至少有一个接收机与其余任意两个接收机不共线，用于接收声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，还用于根据声波的强度确定管道的漏点位置。

Description

基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法
技术领域
本发明属于声波传输的自动化管道分布探测领域，具体涉及一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法。
背景技术
目前，很多老旧房子室内管道图丢失，管道具体位置难以确定，同时管道年久失修，容易出现漏点问题，应用时漏点不容易发现，造成管道内液体泄漏，浪费资源。因此若要检测漏点，首先要确定室内管道的具体位置，然后再具体检测管道漏点的位置。目前检测管道位置的方法有发射与接收高频脉冲电磁波的方法，但是该方法设备复杂，操作不当导致检测不精确。
现有的漏点检测方法有3种，分别是通过检测管壁完整性实现泄漏检测和定位的管内检测法，通过直接检测泄漏物质存在实现泄漏检测和定位的管外检测法和通过检测管道泄漏之后管内流动状态的变化实现泄漏检测和定位。
现有3种方法中，第一种和第二种方法成本高且除了基于分布光纤方法外，其余方法都不具备实时检测能力；第三种方法最常用的基于负压波的方法具有小泄漏和缓慢泄露灵敏度和定位精度差、克服操作站扰动能力差及误报率高等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统及方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统，包括发射机、接收机，所述发射机设置在管道端口内用于产生声波并且在管道端口内传播，所述接收机在地面设置至少三个并且至少有一个接收机与其余任意两个接收机不共线，用于接收声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，还用于根据声波的强度确定管道的漏点位置。
上述方案中，所述发射机包括发射机电源、大功率振子声波发射器、功率放大器、MCU信号产生器，所述发射机电源分别与大功率振子声波发射器、功率放大器、MCU信号产生器连接用于提供电源，所述MCU信号产生器经功率放大器与大功率振子声波发射器连接，所述大功率振子声波发射器与管道端口连接用于传播产生的声波。
上述方案中，所述接收机包括接收机电源、控制端、物联网模块、ZigBee 网络模块终端、声波放大器、数字滤波转换器、显示器、滤波器、前置声波放大器、拾音器，所述拾音器通过地质接收管道端口传播的声波，所述拾音器依次连接置声波放大器、滤波器、声波放大器、数字滤波转换器所述数字滤波转换器一路与ZigBee网络模块终端连接，另一路与显示器连接，所述ZigBee网络模块终端通过物联网模块与控制端连接；所述接收机电源分别与拾音器、显示器、ZigBee网络模块终端连接用于供电。
本发明实施例还提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测方法，发射机产生声波并且通过管道传播，至少三个接收机通过地质接收管道传播的声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，根据所述管道的分布图中查找明显高于与周围声波强度的位置，该位置为管道的漏点位置。
上述方案中，所述发射机产生声波并且通过管道传播，具体他为：所述MCU 信号产生器产生频率、幅度可调的电信号，然后通过功率放大器电信号放大，所述大功率振子声波发射器将放大后的电信号转为声波。
上述方案中，所述至少三个接收机通过地质接收管道传播的声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，具体为：声波通过管道传递给地质，所述拾音器接收到地质传播的声波，声波经过前置声波放大器放大、滤波器滤波、声波放大器对滤波后声波继续放大，然后经数字滤波转换器进行模数转换显示在显示器上，ZigBee网络模块终端接收到数字滤波转换器转换后的声波，根据自身的定位模块、声波传播的方向和强度确定管道的位置，最终生成管道的分布图。
上述方案中，所述根据所述管道的分布图中查找明显高于与周围声波强度的位置，该位置为管道的漏点位置，具体为：在所述管道的分布图中查找峰值信号，该峰值信号对应管道位置就是确定管道的漏点位置。
与现有技术相比，本发明能发射声波并接收声波，根据接收声波的方位和强度来确定管道和漏点具体位置，从而自动绘制管道分布图，避免了对室内地面进行破坏进行探测。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统中发射机的连接框图；
图2为本发明实施例提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统中接收机的连接框图；
图3为本发明实施例还提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统，如图1、 2所示，包括发射机1、接收机2，所述发射机1设置在管道端口13内用于产生声波并且在管道端口13内传播，所述接收机2在地面设置至少三个并且至少有一个接收机2与其余任意两个接收机2不共线，用于接收声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，还用于根据声波的强度确定管道的漏点位置。
所述发射机1包括发射机电源11、大功率振子声波发射器12、功率放大器 14、MCU信号产生器15，所述发射机电源11分别与大功率振子声波发射器12、功率放大器14、MCU信号产生器15连接用于提供电源，所述MCU信号产生器 15经功率放大器14与大功率振子声波发射器12连接，所述大功率振子声波发射器12与管道端口13连接用于传播产生的声波。
所述发射机电源11为直流24V电源。
所述接收机2包括接收机电源202、控制端203、物联网模块204、ZigBee 网络模块终端205、声波放大器206、数字滤波转换器207、显示器208、滤波器209、前置声波放大器210、拾音器211，所述拾音器211通过地质201接收管道端口13传播的声波，所述拾音器211依次连接置声波放大器210、滤波器 209、声波放大器206、数字滤波转换器207，所述数字滤波转换器207一路与 ZigBee网络模块终端205连接，另一路与显示器208连接，所述ZigBee网络模块终端205通过物联网模块204与控制端203连接；所述接收机电源202分别与拾音器211、显示器208、ZigBee网络模块终端205连接用于供电。
所述接收机电源202为直流24V电源。
所述ZigBee网络模块终端205具有自身定位模块。
声波通过管道传递给地质201，拾音器211接收到地质201传播的声波，声波经过前置声波放大器210放大、滤波器209滤波、声波放大器206对滤波后声波继续放大、然后经数字滤波207模数转换显示在显示器208上，ZigBee 网络模块终端205接收到数字滤波207的声波，根据自身的定位模块、声波传播的方向和强度确定管道的位置，ZigBee网络模块终端205再把分析的结果通过物联网模块204和软件显示端203传入控制端，所述控制端对传入的结果经过行初始化、显示、数据处理和分布图生成，管道的分布图显示出来，由于漏点处声波强度因受阻而增大，分布图生成对应位置与周围不同，产生一个峰值信号，从而确定漏点位置。
本发明实施例还提供一种基于声波传输的自动化管道分布探测方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤101：发射机1产生声波并且通过管道传播；
具体地，所述MCU信号产生器产生频率、幅度可调的电信号，然后通过功率放大器14电信号放大，所述大功率振子声波发射器12将放大后的电信号转为声波。
步骤102：至少三个接收机2通过地质接收管道传播的声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图；
具体地，声波通过管道传递给地质201，所述拾音器211接收到地质201 传播的声波，声波经过前置声波放大器210放大、滤波器209滤波、声波放大器206对滤波后声波继续放大，然后经数字滤波转换器207进行模数转换显示在显示器208上，ZigBee网络模块终端205接收到数字滤波转换器207转换后的声波，根据自身的定位模块、声波传播的方向和强度确定管道的位置，最终生成管道的分布图。
步骤103：根据所述管道的分布图中查找明显高于与周围声波强度的位置，该位置为管道的漏点位置。
具体地，由于漏点处声波强度因受阻而增大，声波强度明显与周围不同，所以在所述管道的分布图中查找峰值信号，该峰值信号对应管道位置就是确定管道的漏点位置。
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。

Claims (7)

1.一种基于声波传输的自动化管道分布探测系统，其特征在于，包括发射机、接收机，所述发射机设置在管道端口内用于产生声波并且在管道端口内传播，所述接收机在地面设置至少三个并且至少有一个接收机与其余任意两个接收机不共线，用于接收声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，还用于根据声波的强度确定管道的漏点位置。
2.根据权利要求1所述的基于声波传输的自动化管道分布探测系统，其特征在于，所述发射机包括发射机电源、大功率振子声波发射器、功率放大器、MCU信号产生器，所述发射机电源分别与大功率振子声波发射器、功率放大器、MCU信号产生器连接用于提供电源，所述MCU信号产生器经功率放大器与大功率振子声波发射器连接，所述大功率振子声波发射器与管道端口连接用于传播产生的声波。
3.根据权利要求1或2所述的基于声波传输的自动化管道分布探测系统，其特征在于，所述接收机包括接收机电源、控制端、物联网模块、ZigBee网络模块终端、声波放大器、数字滤波转换器、显示器、滤波器、前置声波放大器、拾音器，所述拾音器通过地质接收管道端口传播的声波，所述拾音器依次连接置声波放大器、滤波器、声波放大器、数字滤波转换器所述数字滤波转换器一路与ZigBee网络模块终端连接，另一路与显示器连接，所述ZigBee网络模块终端通过物联网模块与控制端连接；所述接收机电源分别与拾音器、显示器、ZigBee网络模块终端连接用于供电。
4.一种基于声波传输的自动化管道分布探测方法，其特征在于，发射机产生声波并且通过管道传播，至少三个接收机通过地质接收管道传播的声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，根据所述管道的分布图中查找明显高于与周围声波强度的位置，该位置为管道的漏点位置。
5.根据权利要求4所述的基于声波传输的自动化管道分布探测方法，其特征在于，所述发射机产生声波并且通过管道传播，具体他为：所述MCU信号产生器产生频率、幅度可调的电信号，然后通过功率放大器电信号放大，所述大功率振子声波发射器将放大后的电信号转为声波。
6.根据权利要求5所述的基于声波传输的自动化管道分布探测方法，其特征在于，所述至少三个接收机通过地质接收管道传播的声波并且根据声波传播的方向和强度确定管道的位置生成管道的分布图，具体为：声波通过管道传递给地质，所述拾音器接收到地质传播的声波，声波经过前置声波放大器放大、滤波器滤波、声波放大器对滤波后声波继续放大，然后经数字滤波转换器进行模数转换显示在显示器上，ZigBee网络模块终端接收到数字滤波转换器转换后的声波，根据自身的定位模块、声波传播的方向和强度确定管道的位置，最终生成管道的分布图。
7.根据权利要求6所述的基于声波传输的自动化管道分布探测方法，其特征在于，所述根据所述管道的分布图中查找明显高于与周围声波强度的位置，该位置为管道的漏点位置，具体为：在所述管道的分布图中查找峰值信号，该峰值信号对应管道位置就是确定管道的漏点位置。
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