[发明专利]基于北斗定位的埋地燃气管道泄漏点的声发射定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气管道泄漏监测技术领域，更为具体来说，本发明为基于北斗定位的埋地燃气管道泄漏点的声发射定位方法。

背景技术

燃气是当今世界最重要的能源之一，并且主要依赖于管道传输。随着人民生活水平的提高，城市燃气的需求不断增大。同时，燃气管道泄漏是燃气管道故障的主要形式。管道燃气泄漏会带来极大安全隐患，由于城市埋地燃气管网输送介质具有易爆、易燃等危险特性，一旦发生失效损坏，往往造成巨大经济损失，甚至导致灾难性事故，会严重威胁国家、企业和人民生命财产安全。因此，对燃气管道泄漏点的准确定位有着重要意义。

目前，主要通过人工巡检的方式对管道燃气泄漏点进行检测和定位。但是，由于天然气具有隐蔽性、流动性等特点，该方法对于泄漏点的定位粗糙，往往会造成在实际抢修中为找到燃气泄漏点而错挖、多挖的情况，进而导致了对道路交通和安全产生影响，且造成了资源浪费。

因此，在避免资源浪费、避免对道路交通和安全影响的前提下，如何实现对埋地燃气管道泄漏点的准确定位成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有通过人工巡检对泄漏点进行定位的方式存在的资源浪费、对道路交通和安全产生影响等问题，本发明提供了基于北斗定位的埋地燃气管道泄漏点的声发射定位方法，不仅能够对一般的埋地燃气管道泄漏点准确定位，而且能够对小流量城市燃气管道泄漏点进行准确定位。

为实现上述目的，本发明公开了基于北斗定位的埋地燃气管道泄漏点的声发射定位方法，该声发射定位方法包括如下步骤，

步骤1，埋地燃气管道上布置的集成有北斗通讯模块的声发射传感器与北斗卫星通信，通过基准站差分定位方式得到声发射传感器的北斗坐标，并利用北斗卫星将所有声发射传感器的时间同步；

步骤2，通过还集成有无线通讯模块的声发射传感器将声发射传感器的北斗坐标发送至上位机；

步骤3，利用所述声发射传感器实时检测管道的声发射信号，将所述管道的声发射信号发送至所述上位机；

步骤4，通过基于支持向量机的筛选方法识别所述上位机接收的管道的声发射信号，判断所述管道的声发射信号中是否包含有泄漏信号；如果是，则执行步骤5；如果否，则返回步骤3；

步骤5，基于已进行时间同步且北斗坐标已知的所有声发射传感器，利用时差定位方法和幅值衰减定位方法确定泄漏点的北斗坐标集合；

步骤6，通过加权平均的方法处理所述北斗坐标集合，得到泄漏点的北斗坐标。

基于北斗差分定位方法，本发明创新地通过支持向量机训练实现对小流量燃气泄漏信号的模式识别，并依据信号能量分配定位结果权重的平均算法，从而实现对埋地燃气管道泄漏点的准确定位。本发明只需要在特定位置布置传感器，对地面破坏小、不影响道路交通，而且避免了资源浪费。

进一步地，该声发射定位方法还包括如下步骤，

步骤7，将所述泄漏点的北斗坐标与燃气管网北斗坐标图进行比对，修正埋地燃气管道泄漏点的位置。

本发明将利用北斗差分定位方法获得的北斗坐标和城市埋地管道的数据信息结合，实现了埋地燃气管道泄漏点的精确定位。

进一步地，步骤5中，所述幅值衰减定位方法包括如下步骤：获取燃气管道的声波衰减曲线，所述声波衰减曲线的横轴为声发射传感器与泄漏点之间的距离、纵轴为声发射传感器检测的泄漏信号的幅值；在所述声波衰减曲线上寻找横轴距离差为ΔL的两点，其中，所述ΔL为在泄漏点两侧的两个声发射传感器之间的距离；然后确定泄漏点距离两个声发射传感器之间的距离、确定泄漏点的北斗坐标集合中的坐标点。

通过上述的幅值衰减定位方法，能够基本确定泄漏点的初步位置，为准确定位泄漏点做了充足的准备。

进一步地，步骤5中，所述时差定位方法包括如下步骤：

假设两个声发射传感器之间的管道距离为L，泄漏点距离两个声发射传感器的距离分别为L₁和L₂，且L₂≥L₁，L₂+L₁＝L，L₂－L₁＝vΔt；则：

L₁＝(L-vΔt)/2；

其中，v表示管道中的声速，Δt表示两个声发射传感器检测的声发射信号互相关后得到的信号延迟时间；

利用所述L₁和L₂确定泄漏点的北斗坐标集合中的坐标点。