[发明专利]基于电子成像技术监测的地下管网系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于地下管网监测领域，具体的说是一种基于电子成像技术监测的地下管网系统及监测方法。

背景技术

随着中国工业和科技现代化的发展，城镇化水平逐年提高，2010年，中国的城镇化率已经达到46.6％，预计2020年将在55％至60％之间。现今，城镇的地下管网承载、承压负荷急剧增加，各类事故进入高发期，造成的经济损失巨大，因此，旧网改造和新网建设对接迫在眉睫。

当前，地下管网的检测技术的分类，可分为直接检测法和间接检测法。其中，直接检测法是对管道泄漏出的物质进行检测，主要有：检漏电缆系统法、导电高聚物检漏法、示踪剂检测法和光纤泄漏检测法等。间接检测法是对泄漏时产生的现象进行检测，主要有：压力波检漏法、水力坡降线法、质量平衡法、统计决策法、和声信号分析法等。由于地下管网的复杂性，以上任何单一的方法都难以满足实际的工作要求，尤其对于预测和预警的难度更大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电子成像技术监测的地下管网系统及其监测方法，该系统和方法将检漏和测堵结合，具有加大测量的信息量和提升分析软件的功能，在检测和预测上，能实现高效检漏和测堵。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于电子成像技术监测的地下管网系统，使地下管道产生电流的两个供电电极、地下管网检漏和测堵的数据采集模块、设置于控制室内的中央处理器以及与所述数据采集模块和中央处理器相通信的传输系统；

所述供电电极向地下供电，电流从正极供入地下再回到负极，在地下监测区域形成一个电场；所述数据采集模块通过传感器单元采集监测区域节点的物理量，所述中央处理器设有能获取监测区域中电导分布的运算模块，用于根据运算得出节点的电导数值判断是否存在管道泄漏，所述运算模块中的工作方程包括：

其中边界条件：对于微小边界面积有V＝V₀

式中：V—为管道中检测区域的电势能函数；

R^-1—为管道中检测区域的电导；

—汉密尔顿算子；

V₀—边界点的电势能函数；

J₀—边界点的传导电流密度；

n—为单位体积内的载流子数目；

f—为外加电场。

本发明的测量管道对象为金属管道，由于金属管道的导电性良好，其对电流有“吸引”作用，使电流密度的分布异常。当管道发生泄漏时，管道上的传感器接收的电压会发生变化，根据此特征信号的变化可定位泄漏点。同时可根据变化电压的变化数值判断是否发生堵塞。

其中，所述传感器单元包括可对监测节点的电流、电压进行测量的传感器。

进一步的优选方案中，所述传感器单元设于管道边界上和/或管道壁内。

本发明进一步的改进方案中还可实现，所述运算模块还包括有电导率的运算方程，所述中央处理器还用于通过监测的变化电流电压值根据欧姆定律计算电导值；通过与管道结构相关的电极常数确定电导率，根据介质标准电导率比对，推断出相应物质。。

本发明的传输系统一个优选方案中，所述传输系统包括设于管道外壁的无线发射器、区域节点装置和检测信号交换机，所述检测信号交换机通过区域节点装置接收无限发射器的信号，并实现与所述中央处理器的数据传输。

为使监测的电压数据更直观地展示，所述中央处理器中设有软件界面，所述软件界面用于显示经过运算模块运算的节点的电导数据，并通过流体截面图形的颜色比对反应管道的高低压状况。

本发明另一方面还提供了一种基于电子成像技术监测的地下管网系统的监测方法，按以下步骤进行：

步骤一、地下管道的监测区域中多点设置包括电流、电压参数的传感器单元，在地面排列供电电极使地下形成一个电场；

步骤二、中央处理器通过传输系统获取数据采集模块获取节点的各传感器单元的物理量；

步骤三、中央处理器经过电导运算模块运算获得监测节点的电导数据，并根据电导数据的变化判断管道是否泄露；

步骤四、中央处理器通过软件界面中将电导数据用图形的颜色比对反应出来；

步骤五、存储模块连续存储实时在线数据和图形数据。

其中所述步骤三中运算模块的运算过程包括下述方程运算：

其中边界条件：对于微小边界面积有V＝V₀