CN207964200U - 基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，包括：一进水水箱；一安装在进水水箱内的增压水泵；一填装有土样的集土槽；一溢流水箱，溢流水箱的溢流口与进水水箱的溢流回流口连接；一进水管道；一安装在集土槽内且被所述集土槽内的土样掩埋的试验管道，试验管道上开设有一泄漏口；一出水管道；一安装在进水管道上的第一流量计；一安装在进水管道上的压力计；一安装在出水管道上的第二流量计；若干轴向间隔安装在试验管道上的声波频率接收器；以及一数据采集器，数据采集器分别与每一声波频率接收器连接。本实用新型用于研究供水管道泄漏量、泄漏距离与泄漏孔径、管内水压之间的关系。

Description

基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置

技术领域

本实用新型涉及供水管道漏损监测实验设备技术领域，尤其涉及一种基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置。

背景技术

我国是一个干旱缺水严重的国家，我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的四分之一，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。更为严重的是，我国供水管网普遍存在漏损现象，据统计全国城市范围内的供水管网漏损率为16％左右，部分区域甚至高达25％以上，在发达国家，比如日本，漏损率通常在10％以下，这其中的差距非常显著。由此可见，供水管网漏损是我国水资源浪费的主要原因之一。

目前，现有的供水管网漏损检测方法从检测信号类型上主要可以归类为基于非声信号的方法和基于声信号的方法。其中，基于非声信号的方法有压力梯度法、负压波法、流量平衡法、地质雷达系统检漏法、水力分析法、示踪气体探测法等，基于复杂的供水管网系统，这类方法在漏损检测建模难度较大。基于声信号的方法具有检测原理较为简单、检测方法可靠、效率较高、定位准确等优点，但由于对供水管道泄漏时声波原理以及其特性认识不足导致各种现有装置在实际运用中受到限制，特别是供水管道中压力大小不同、供水管道泄漏流量不同、供水管道泄漏速度不同以及供水管道泄漏孔径不同时导致漏损误判或者定位不准确。

为此，本申请人进行了有益的探索和尝试，提出一种傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，用于研究供水管道泄漏量、泄漏距离与泄漏孔径、管内水压之间的关系，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，包括：

一进水水箱，所述进水水箱的上部开设有一进水口和一溢流回流口，所述进水水箱的进水口与市政供水系统连接；

一安装在所述进水水箱内的增压水泵，所述增压水泵的增压出水端延伸至所述进水水箱的外部；

一填装有土样的集土槽；

一溢流水箱，所述溢流水箱的下部开设有一进水口，其上部开设有一溢流口，所述溢流水箱的溢流口通过一溢流回流管道与所述进水水箱的溢流回流口连接；

一进水管道，所述进水管道的一端与所述增压水泵的增压出水端连接；

一安装在所述集土槽内且被所述集土槽内的土样掩埋的试验管道，所述试验管道上开设有至少一泄漏口，所述试验管道的一端与所述进水管道的另一端连接；

一出水管道，所述出水管道的一端与所述试验管道的另一端连接，其另一端与所述溢流水箱的进水口连接；

一安装在所述进水管道上的第一流量计；

一安装在所述进水管道上的压力计；

一安装在所述出水管道上的第二流量计；

若干轴向均匀间隔安装在所述试验管道上的声波频率接收器；以及

一数据采集器，所述数据采集器分别与每一声波频率接收器连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述进水水箱的进水口与市政供水系统之间设置有一第一截止阀。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述进水管道内位于所述第一流量计和/或压力计之前设置有一第二截止阀。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述出水管道内位于所述第二流量计之前设置有一第三截止阀。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述进水水箱和/或溢流水箱采用不锈钢材质制成。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述增压水泵的服务水头达到28m以上。

在本实用新型的一个优选实施例中，每一声波频率接收器的工作频率为20Hz～20KHz，测量精度±1.5dB，接收灵敏度＞-210dB，接收动态范围＞80dB。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述压力计为不锈钢精密压力表，其精确等级为1.6级，测量范围为-0.1MPa～160MPa，使用环境温度为-40℃～70℃。

在本实用新型的一个优选实施例中，相邻的两个声波频率接收器之间的间距可以依据试验管道上预留开孔进行调整。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述集土槽采用不锈钢材质制成，所述集土槽内可填充不同的介质。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述溢流回流管道为塑料软管。

本实用新型的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置的实验原理如下：在集土槽中填充实验所需的介质，开启第一截止阀，让市政管道中的水进入进水水箱，开启进水水箱中的增压水泵，根据压力计的数值反馈来调节增压水泵的档位，直到进水管道内的压力达到实验的设定值，调节试验管道上的泄漏口大小，直至第一流量计和第二流量计数据的差值等于实验所设定的泄漏量大小值为止，将声波频率接收器安装于试验管道上的预留开孔，声波频率接收器与泄漏开口之间的安装间距满足于实验所需的距离要求。根据不同管道压力、不同距离、不同泄漏量、不同填充介质下时实验所需要求，声波频率接收器实时监测管道内所产生的声音，并将采集到的声波频率信号传送于数据采集器。进水管道中的水在进入试验管道时一部分从泄漏开口中漏出，其余的水进入出水管道后进入溢流水箱中，当溢流水箱达到一定水位后，溢流出来的水通过溢流回流管道回流至进水水箱中。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型可用于研究不同管道压力情况下泄漏点的声波信号在不同距离上的特性；

2、本实用新型可用于探究不同泄漏量以及泄漏流速下声波信号在不同距离上的特性；

3、本实用新型可用于研究管道周边不同埋土土质下泄漏声波信号特性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型的试验管道的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，图中给出的是基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，包括进水水箱100、增压水泵200、集土槽300、溢流水箱400、进水管道500、试验管道600、出水管道700、流量计810、820、压力计830、四个声波频率接收器840以及数据采集器900。

进水水箱100采用不锈钢材质制成，其上部开设有一进水口110和一溢流回流口120，进水水箱100的进水口110与市政供水系统连接，市政供水系统向进水水箱100内注入水，用于后续实验使用。在进水水箱100的进水口110与市政供水系统之间设置有一截止阀130。

增压水泵200安装在进水水箱100内，增压水泵200的增压出水端210延伸至进水水箱100的外部。增压水泵200的服务水头达到28m以上。

集土槽300采用不锈钢材质制成，其内填装有土样310，土样310可根据实验要求而更换。

溢流水箱400采用不锈钢材质制成，其下部开设有一进水口410，其上部开设有一溢流口420，溢流水箱400的溢流口420通过一溢流回流管道430与进水水箱100的溢流回流口120连接。其中，溢流回流管道430优选地为塑料软管。

进水管道500的一端与增压水泵200的增压出水端210连接。参见图2并结合图1，试验管道600安装在集土槽300内且被集土槽300内的土样掩埋，试验管道600上开设有至少一泄漏口610，当然泄漏口610并不局限于本实施例中的数量，其应根据试验要求而等距间隔设置。试验管道600的一端与进水管道500的另一端连接。出水管道700的一端与试验管道600的另一端连接，其另一端与溢流水箱400的进水口410连接。

流量计810、压力计830轴向间隔安装在进水管道500上。压力计830安装在进水管道500上。流量计820安装在出水管道700上。压力计830为不锈钢精密压力表，其精确等级为1.6级，测量范围为-0.1MPa～160MPa，使用环境温度为-40℃～70℃。

四个声波频率接收器840轴向间隔安装在试验管道600上。每一声波频率接收器840的工作频率为20Hz～20KHz，测量精度±1.5dB，接收灵敏度＞-210dB，接收动态范围＞80dB。相邻的两个声波频率接收器840之间的间隔距离为10米。

数据采集器900分别与每一声波频率接收器840连接。数据采集器900含有10个隔离通道直流电压(20mv到50V)，热电偶(KE，J，T，N，R，S，T，B，W)和湿度测量16bit分辨率3.5"彩色LCD显示(320×240像素)图形和文本显示模式，内置电池可连续使用6个小时控制，数据传输，数据转换为ASCII和Excel格式。

在进水管道500内位于流量计810和/或压力计830之前设置有一截止阀510。在出水管道700内位于流量计820之前设置有一截止阀710。

本实用新型的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置的实验原理如下：装置开启后，根据压力计830的计量数反馈来调节增压水泵200档位，直到进水管道500内的压力达到实验的设定值，打开试验管道600上的泄漏口610，往集土槽300中填满土样310，土样310将试验管道600掩埋，通过计算流量计810、820数据的差值，得出泄漏量；此时，安装在试验管道600上的四个声波频率接收器840实时监测试验管道600泄漏所产生的声音，并将采集到的声音信号通过信号线传送至数据采集器900，试验管道600中的水经过出水管道700后进入溢流水箱400中，当溢流水箱400达到一定水位后，溢流出来的水通过溢流回流管道430回流至进水水箱100中。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，包括：

一进水水箱，所述进水水箱的上部开设有一进水口和一溢流回流口，所述进水水箱的进水口与市政供水系统连接；

一安装在所述进水水箱内的增压水泵，所述增压水泵的增压出水端延伸至所述进水水箱的外部；

一填装有土样的集土槽；

一溢流水箱，所述溢流水箱的下部开设有一进水口，其上部开设有一溢流口，所述溢流水箱的溢流口通过一溢流回流管道与所述进水水箱的溢流回流口连接；

一进水管道，所述进水管道的一端与所述增压水泵的增压出水端连接；

一安装在所述集土槽内且被所述集土槽内的土样掩埋的试验管道，所述试验管道上开设有至少一泄漏口，所述试验管道的一端与所述进水管道的另一端连接；

一出水管道，所述出水管道的一端与所述试验管道的另一端连接，其另一端与所述溢流水箱的进水口连接；

一安装在所述进水管道上的第一流量计；

一安装在所述进水管道上的压力计；

一安装在所述出水管道上的第二流量计；

若干轴向均匀间隔安装在所述试验管道上的声波频率接收器；以及

一数据采集器，所述数据采集器分别与每一声波频率接收器连接。

2.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，在所述进水水箱的进水口与市政供水系统之间设置有一第一截止阀。

3.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，在所述进水管道内位于所述第一流量计和/或压力计之前设置有一第二截止阀。

4.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，在所述出水管道内位于所述第二流量计之前设置有一第三截止阀。

5.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，所述进水水箱和/或溢流水箱采用不锈钢材质制成。

6.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，所述增压水泵的服务水头达到28m以上。

7.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，每一声波频率接收器的工作频率为20Hz～20KHz，测量精度±1.5dB，接收灵敏度＞-210dB，接收动态范围＞80dB。

8.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，所述压力计为不锈钢精密压力表，其精确等级为1.6级，测量范围为-0.1MPa～160MPa，使用环境温度为-40℃～70℃。

9.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，相邻的两个声波频率接收器之间的间距可以依据试验管道上预留开孔进行调整。

10.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，所述集土槽采用不锈钢材质制成，所述集土槽内可填充不同的介质。

11.如权利要求1所述的基于傅里叶变换声波频率的供水管道漏损在线监测实验装置，其特征在于，所述溢流回流管道为塑料软管。