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供水管道球形检测器超声波定位技术

吉林大学学报（工学版） 2023年第5期53卷 1505-1513页

作者：李云飞汪炜昊付明张飞周扬清华大学合肥公共安全研究院合肥230601 灾害环境人员安全安徽省重点实验室合肥230601 清华大学工程物理系北京100084

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求,设计了一种圆弧形复合超声波振子,基于压电方程,对其振动特性进行理论和仿真分析,得出主要振型和最优工作频率。研究超声波发射电路与复合超声波振子之间阻抗匹配设计,实现最优的超声... 详细信息

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求,设计了一种圆弧形复合超声波振子,基于压电方程,对其振动特性进行理论和仿真分析,得出主要振型和最优工作频率。研究超声波发射电路与复合超声波振子之间阻抗匹配设计,实现最优的超声波能量转换驱动效率。基于小波变换包络检测方法的超声波信号检测技术,计算得出超声波信号传输的精确时间,实现了球形检测器定位系统。经测试,100 m管道长度静态测距定位精度误差约为2%,动态定位距离达到170 m,与惯导数据计算距离之间误差不超过6%,符合球形检测器在供水管道中的实时定位需求。

关键词：检测技术供水管道球形检测器超声波定位复合超声波振子阻抗匹配包络检测

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供水管道泄漏定位中基于互谱的时延估计

仪器仪表学报 2007年第3期28卷 504-509页

作者：路炜文玉梅重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400030

供水管道泄漏时产生泄漏声波,根据泄漏声波到达安装在管道上的2个传感器的时间差可以估计泄漏位置。减小时延估计的方差必须对信号滤波以提高信噪比,但泄漏信号所在的频带是不能预先确知的。互谱相位谱和相干函数在频域上反映了2个信号... 详细信息

供水管道泄漏时产生泄漏声波,根据泄漏声波到达安装在管道上的2个传感器的时间差可以估计泄漏位置。减小时延估计的方差必须对信号滤波以提高信噪比,但泄漏信号所在的频带是不能预先确知的。互谱相位谱和相干函数在频域上反映了2个信号的相关性,根据它们估计泄漏信号的频带、设定滤波器截止频率,在较低信噪比的情况下提高滤波效果及检测结果的置信度。实际检测结果表明,该方法减小了泄漏定位的误差。

关键词：供水管道泄漏定位时延估计相关系数互谱相位相干函数

供水管道震害预测模型及其在GIS环境下的实现

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地震 2005年第4期25卷 133-138页

作者：裴宗厂王晓青刘尧兴王士华中国科学技术大学安徽合肥230026 中国地震局地震预测研究所北京100036 河南省地震局河南郑州50000

供水管道的震害主要原因是强烈的地面运动或场地失效以及管材、管径尺度等因素的影响。因此,将管道细分为单元,并分别考虑主要因素是强烈的地面运动或场地失效对单元的震害影响,建立相应的震害预测模型;单元综合震害以及由单元组成的管... 详细信息

供水管道的震害主要原因是强烈的地面运动或场地失效以及管材、管径尺度等因素的影响。因此,将管道细分为单元,并分别考虑主要因素是强烈的地面运动或场地失效对单元的震害影响,建立相应的震害预测模型;单元综合震害以及由单元组成的管道体系的震害,则采用综合概率法进行预测。用GIS空间分析技术,依据用户指定的单元划分原则进行多因素单元自动划分,将有助于提高震害预测的自动化水平和预测效率。另外主要介绍了供水管道的单元震害预测模型和综合概率预测模型;叙述了在GIS环境下管道数据管理与查询、地图显示、预测单元自动划分、预测结果的显示输出等功能设计。

关键词：供水管道震害预测模型综合概率 GIS

基于VMD及深度学习的供水管道小尺度泄漏检测研究

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水利学报 2024年第8期55卷 999-1008页

作者：郑书闽颜建国郭鹏程徐燕李江刘振兴西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水利工程研究中心(院士专家工作站) 新疆乌鲁木齐830000

针对常压、小尺度泄漏条件下,泄漏信号不明显、难以有效检测的问题,开展了供水管道泄漏检测研究,获取了100~220 kPa压力、40~80 m^(3)/h流量条件下的泄漏实验数据,并分析了压力泄漏信号的变化规律。为减少噪声干扰并增强泄漏信号特征,... 详细信息

针对常压、小尺度泄漏条件下,泄漏信号不明显、难以有效检测的问题,开展了供水管道泄漏检测研究,获取了100~220 kPa压力、40~80 m^(3)/h流量条件下的泄漏实验数据,并分析了压力泄漏信号的变化规律。为减少噪声干扰并增强泄漏信号特征,采用变分模态分解(VMD)对实验数据进行降噪,并进行标准化处理。基于长短期记忆网络(LSTM)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)、门控循环单元(GRU)等典型循环神经网络,结合卷积神经网络(CNN),构建了CNN-LSTM、CNN-BiLSTM以及CNN-GRU等3种深度学习泄漏检测模型,并进行了预测性能评价,其中,CNN-GRU模型对全部实验数据的预测精度高达99.56%。结果表明:所构建的泄漏模型能够有效判断常压、小尺度条件下的管道是否发生漏损;利用CNN进行特征提取,能够有效提取泄漏特征,从而提升泄漏检测模型的预测精度和泛化性。研究工作可为管道泄漏检测系统智慧管理提供支撑。

关键词：泄漏检测小尺度泄漏变分模态分解深度学习供水管道

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基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏定位方法

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仪器仪表学报 2019年第7期40卷 195-205页

作者：李帅永夏传强程振华毛维培重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室

针对低信噪比(SNR)下的供水管道泄漏振动信号用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和互谱分析结合的供水管道泄漏定位方法。首先,利用VMD将管道泄漏信号分解为若干个本征模态函数(IMF),对供水管道泄漏信号进行... 详细信息

针对低信噪比(SNR)下的供水管道泄漏振动信号用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和互谱分析结合的供水管道泄漏定位方法。首先,利用VMD将管道泄漏信号分解为若干个本征模态函数(IMF),对供水管道泄漏信号进行互谱分析确定特征频带;然后,利用IMF分量在特征频带内的能量比例作为选取准则来确定有效IMF分量,并对选取的有效IMF分量进行重构;最后,对重构信号进行时延估计来确定泄漏点位置。为了验证所提泄漏定位算法的有效性,通过仿真和实验分别对互谱与VMD结合、互相关及VMD与相关系数结合3种方法进行研究。实验结果表明,以上3种定位算法的平均相对定位误差分别为2. 53%,8. 62%和16. 86%。

关键词：变分模态分解互谱分析泄漏定位低信噪比供水管道

基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏声振动定位方法

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仪器仪表学报 2019年第12期40卷 80-91页

作者：李帅永程振华毛维培夏传强杨雪梅重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

针对供水管道泄漏声振动信号的信噪比较低导致用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏定位方法。首先采用小波包分解得到不同尺度的信号能量谱,根据小波包能量谱局部极小值的分布自适... 详细信息

针对供水管道泄漏声振动信号的信噪比较低导致用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏定位方法。首先采用小波包分解得到不同尺度的信号能量谱,根据小波包能量谱局部极小值的分布自适应确定频带分割区间,解决了传统经验小波变换中频谱划分问题;然后基于频带分割区间构建正交小波滤波器组对信号进行经验小波变换分解得到多个分量,根据相关系数选取有效分量,同时利用有效分量的互谱相位差谱呈水平变化的频带对有效分量信号进行带通滤波,滤除干扰噪声;最后对滤波后的信号进行互相关时延估计来确定泄漏位置。仿真及实验结果表明,该方法能够有效的实现供水管道泄漏定位,并与互相关、VMD与互谱分析相结合的泄漏定位方法相比,平均相对定位误差分别减少6.7倍和1.5倍。

关键词：经验小波变换供水管道频带划分低信噪比泄漏定位

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基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法

振动与冲击 2020年第14期39卷 1-8页

作者：焦敬品任玉宝吴斌何存富北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏... 详细信息

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏相关时频点的判定阈值等参数选择对泄漏定位效果的影响,并优选出适合的参数值。在此基础上,进行供水管道多漏点检测实验;结果表明,该方法可以实现管道上多个泄漏检测和定位,且定位误差小于1 m。研究工作为实际供水管道多泄漏点检测及定位提供了可行的解决方案。

关键词：供水管道声学检测迭代递推多泄漏点定位

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水流剪切力对供水管道管壁生物膜生长的影响

浙江大学学报（工学版） 2016年第2期50卷 250-256,281页

作者：柳景青罗志逢周晓燕何晓芳任红星胡宝兰裘尚德浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 绍兴市水环境科学研究院有限公司浙江绍兴312000 浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058

利用全比例非循环管网中试平台的球墨铸铁管模拟不同水流剪切力下管壁生物膜的生长.采用总固体（TS）、挥发性固体（VS）和化学需氧量（COD）表征生物膜的理化特性,实时荧光定量PCR和RT-PCR计数细菌总数和活菌数量,高通量测序（454焦磷... 详细信息

利用全比例非循环管网中试平台的球墨铸铁管模拟不同水流剪切力下管壁生物膜的生长.采用总固体（TS）、挥发性固体（VS）和化学需氧量（COD）表征生物膜的理化特性,实时荧光定量PCR和RT-PCR计数细菌总数和活菌数量,高通量测序（454焦磷酸测序）探究生物膜、细菌种群多样性.结果表明,水流剪切力对管壁生物膜理化指标细菌总数和细菌种群结构有显著影响（理化参数p〈0.05）,但对活菌数量的影响并不显著（p〉0.05）.并且生物膜的理化指标、细菌数量并不是随水流剪切力的增大而简单地增大或减小,存在生物膜生长的最佳水流剪切力.在水流剪切力为0.8Pa下生物膜生物量最大,每平方厘米管壁细菌总数高达2.10×10^9个,而在水流剪切力为0.05和2.5Pa下每平方厘米管壁细菌总数分别为2.20×10^8和2.27×10^8个.

关键词：供水管道管壁生物膜水流剪切力种群多样性

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供水管道泄漏声信号特性

沈阳工业大学学报 2011年第2期33卷 183-187页

作者：杨理践张禄高松巍沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

为了对供水管道泄漏声波信号进行检测,分析了管道泄漏声波的产生机理、检测原理和管道泄漏声波信号的频率特性及衰减特性.采用CS-3型水听器在模拟供水管道的环境中进行管道泄漏实验,采用MATLAB软件对实验采集到的泄漏声波信号进行分析.... 详细信息

为了对供水管道泄漏声波信号进行检测,分析了管道泄漏声波的产生机理、检测原理和管道泄漏声波信号的频率特性及衰减特性.采用CS-3型水听器在模拟供水管道的环境中进行管道泄漏实验,采用MATLAB软件对实验采集到的泄漏声波信号进行分析.结果表明,管道泄漏的声波是6070 Hz的低频信号,其中稳定泄漏和末端泄漏的衰减特性不同,实验结果证明了管内听音技术用于检测供水管道泄漏信号的准确性和该检测技术的可行性.

关键词：供水管道管道泄漏泄漏信号管内听音水听器信号处理频率特性声强衰减