本发明涉及供水管网，具体涉及一种供水压力管道漏点识别的方法。
背景技术：
1、随着城市化进程的加快和人口的不断增长，水资源短缺问题日益凸显。供水管网作为城市基础设施的重要组成部分，其运行状态直接影响到水资源的有效利用和城市的正常运行。然而，由于管道老化、施工质量、地质条件等多种因素的影响，供水管网泄漏问题时有发生，不仅造成水资源的浪费，还增加了供水成本，甚至可能对环境和居民生活造成不良影响。因此，供水管网检漏技术应运而生，成为保障供水安全、提高水资源利用效率的重要手段。
2、供水管网检漏技术的发展经历了从简单到复杂、从人工到智能的过程。现有的检漏方法主要包括：
3、(1)听音法，通过沿管道走向仔细倾听，注意是否有水流声、滴水声或其他异常声音，从而定位漏水点。该方法简单直接，成本低廉，但是适用场景为漏水声音较大、管道埋设较浅的情况，对于埋设较深的管道或噪音干扰较大的环境效果不佳。
4、(2)观察法，观察管道周围的土壤、植被等环境因素，以及管道上的锈蚀、破损等迹象，来判断漏水点。该方法直观易行，无需特殊设备，但适用场景为漏水点较为明显、易于观察的情况，对于隐蔽性强的漏水点难以发现。
5、(3)区域环境调查法，根据供水管网图及有关人员提供的情况，对供水管道进行详细的调查，包括管道连接情况、分布、材质及周围介质的情况，并通过观察路面情况、冬季积雪先溶等现象判定漏点。该方法综合考虑多种因素，漏水点识别的准确性提高，但是工作量大，耗时较长。
6、(4)区域泄漏噪声自动监测法，利用区域泄漏普查系统对某小区或一定区域内供水管网进行集中检测，通过预设的探头自动记录并分析管线的噪声状况，从而判断漏水点。该方法适用于大面积区域的漏水检测，自动化程度高，但设备成本较高，需要专业人员维护。
7、(5)分区计量检漏法，通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在，即所谓的最小流量法。将管网分为若干区域，分别进行流量和压力监测，以判断漏水区域。该方法适用场景是城市规模大、管网结构复杂的供水系统，能够快速缩小漏水检测范围，但是需要较长时间的监测数据和较高的数据处理能力。
8、(6)高科技检测方法，用一些高科技技术检测漏点，如卫星遥感技术，利用卫星图像和专门算法分析地下水泄漏特征。该方法能够覆盖大范围区域，但设备成本和技术要求极高。
9、综上所述，现有的检测方法要么简单，但是精度低、效率不高且适用范围有限，要么精度高，但是设备成本高，操作复杂，需要专业人员进行操作，并且数据处理也较为复杂。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效、准确且成本低廉的供水压力管道漏点识别的方法。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种供水压力管道漏点识别的方法，其包括如下步骤：
4、s1、在管道上安装多个压力传感器和流量计，实时监测管道压力和管道流速，获取管道基础信息，所述管道基础信息包括管道长度、管道上的压力传感器和流量计所处的管道位置、管道沿程损失、管道上的弯头数量及其型号；
5、s2、根据压力传感器测得的压力值，计算两个压力传感器之间的压力差；
6、s3、判断管道是否存在漏点，若两个压力传感器之间的压力差等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差，则位于所述两个压力传感器之间的管道不存在漏点，进行步骤s2；若两个压力传感器的压力差不等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差，则位于所述两个压力传感器之间的管道存在漏点，进行步骤s4，所述两个压力传感器之间的管道的理论压差的计算方程如下：
7、δp理论＝l×i+σp局
8、其中，δp理论为所述两个压力传感器之间的管道的理论压差，l为所述两个压力传感器之间的管道长度，i为所述两个压力传感器之间的管道单位长度沿程损失，σp局为所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和；
9、s4、建立方程，计算漏点所处的管道位置，包括：
10、s4.1、建立如下漏点压力方程：
11、δp漏＝p前-p后-l1×i1-(l-l1)×i2-σp局
12、其中，δp漏为所述两个压力传感器之间的管道的漏点压差，p前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器测得的压力值，p后为所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器测得的压力值，l为所述两个压力传感器之间的管道长度，l1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道长度，i1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道单位长度沿程损失(水力坡降)，i2为漏点出水端与所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器之间的管道单位长度管道沿程损失，σp局所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和；s4.2、将漏点等效成直角弯头，利用直角弯头压力损失公式，建立如下漏点压力方程：
13、
14、其中，δp漏为所述两个压力传感器之间的管道的漏点压差，ε为损失系数，v前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器所处管道内的流体流速，g为重力加速度；
15、s4.3、联立步骤s4.1和步骤s4.2的漏点压力方程，求解l1，根据所述两个压力传感器中的任一者所处管道位置判断漏点所处的管道位置。
16、优选地，建立如下方程，求解所述损失系数：
17、
18、其中，ε为损失系数，v前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器所处管道内的流体流速(可根据位于此处的流量计获得)，d为管道直径，v后为所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器所处管道内的流体流速(可根据位于此处的流量计获得)。根据《给水排水设计手册》，ε取值区间为[0.2,1.5]，考虑对ε取值进行线性量化，降低压力减少对ε的影响，因而建立如上所述的损失系数方程，提高结果的准确性。
19、优选地，利用杨-斯特宾斯公式计算各个弯头的压力损失，所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和等于所述两个压力传感器之间的管道中的所有弯头的压力损失的总和。
20、一些实施方式中，所述管道局部损失之和的方程为：
21、σp局＝ap30°弯+bp40°弯+cp45°弯+dp50°弯+ep60°弯+fp70°弯+gp80°弯+hp90°弯
22、
23、其中，σp局为管道局部损失之和；a为30°弯头的个数；b为40°弯头的个数；c为45°弯头的个数；d为50°弯头的个数；e为60°弯头的个数；f为70°弯头的个数；g为80°弯头的个数；h为90°弯头的个数；δp弯为弯头的压力损失；k为经验系数；v弯为流体速度；g为重力加速度；p30°弯、p40°弯、p45°弯、p50°弯、p60°弯、p70°弯、p80°弯、p90°弯的计算公式参照δp弯的计算公式，其中，p30°弯的k取值为0.20，p40°弯的k取值为0.30，p45°弯的k取值为0.35，p50°弯的k取值为0.40，p60°弯的k取值为0.55，p70°弯的k取值为0.70，p80°弯的k取值为0.90，p90°弯的k取值为1.1。
24、进一步地，所述管道局部损失之和还包括管道上阀门的局部损失，即所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和等于所述两个压力传感器之间的管道中的所有弯头和所有阀门的压力损失的总和。阀门的压力损失计算公式参照弯头，不同之处在于k的取值不同，具体取值参照《给水排水设计手册》，当阀门全开，k取值为0。如有几十年前的非节能阀门其取值参照《给水排水设计手册》非节能阀门的取值计算。
25、优选地，采用势能差对所述压力传感器进行修正。在实际工程中，管道铺设有桥管，有埋地管等形式，会出现较大势能差，导致压力传感器读数有误差，可达到整体压力差的10％～15％，所以要对标高进行修正，由于各个项目工程地理位置不同导致采用不同标高体系，本技术中采用统一标高进行修正，吴淞＝黄海+1.924m。此外，本技术还对使用的压力传感器位置进行标高测试，为使计算精确，将各个点位压力进行势能差修正，即在安装压力传感器时，在不考虑沿程损失和局部损失的情况下，使相邻的两个压力传感器(以下称第一压力传感器和第二压力传感器)的压力差值等于两者之间的势能差，即p1-p2＝ρgh，其中，p1为第一压力传感器的压力值，p2为第二压力传感器的压力值，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为第二压力传感器所处的水平面与第一压力传感器所处的水平面的高度差值。
26、优选地，当所述管道具有两个以上的压力传感器时，所述两个压力传感器为相邻的两个压力传感器。
27、一些实施方式中，所述步骤s2包括对管道上两两相邻的压力传感器之间的压力差值进行计算。
28、优选地，所述管道沿程损失参考《给水排水设计手册》。
29、优选地，所述管道单位长度沿程损失根据流体力学和《室外给水设计规范》的管渠单位长度水头损失计算公式得到。
30、进一步地，所述管道单位长度沿程损失方程如下：
31、(1)对于旧钢管和旧铸铁管
32、当v＜1.2m/s时，
33、
34、当v≥1.2m/s时，
35、
36、其中，i为每米管渠的水头损失，dj为管道的计算内径，v为管道的平均流速；
37、(2)对于混凝土管、钢筋混凝土管和剩下的各种管渠
38、
39、其中，v为管道的平均流速，r为水力半径，c为流速系数，其中n为粗糙系数，一般取值为0.013-0.014，在具体计算时，应根据管材内壁光滑程度确定粗糙系数。
40、优选地，所述供水压力管道漏点识别系统还包括计算所述两个压力传感器前端或者后端的管道流速，当计算所述两个压力传感器前端的管道流速时，联立如下方程组求解：
41、δp漏＝p前’-p后-l1×i1-(l-l1)×i2-(l’-l)×i3-σp局’
42、
43、δp漏＝p前-p后-l1×i1-(l-l1)×i2-σp局
44、当计算所述两个压力传感器后端的管道流速时，联立如下方程组求解：
45、
46、δp漏＝p前-p后’-l1×i1-(l-l1)×i2-(l’-l)×i3-σp局’
47、δp漏＝p前-p后-l1×i1-(l-l1)×i2-σp局
48、其中，δp漏为所述两个压力传感器之间的管道的漏点压差；
49、p前’为位于所述两个压力传感器前端的压力传感器测得的压力值，p前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器测得的压力值，p后为所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器测得的压力值，p后’为位于所述两个压力传感器后端的压力传感器测得的压力值；
50、l1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道长度，l为所述两个压力传感器之间的管道长度，l’为位于所述两个压力传感器前端的压力传感器与所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器之间的管道长度或所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与位于所述两个压力传感器后端的压力传感器之间的管道长度；
51、i1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道单位长度沿程损失，i2为漏点出水端与所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器之间的管道单位长度沿程损失，i3为位于所述两个压力传感器前端的压力传感器与所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器之间的管道单位长度沿程损失(此时i3一般等于i1)或所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器与位于所述两个压力传感器后端的压力传感器之间的管道单位长度沿程损失(此时i3一般等于i2)；
52、σp局’为位于所述两个压力传感器前端的压力传感器与所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器之间的管道局部损失之和或所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与位于所述两个压力传感器后端的压力传感器之间的管道局部损失之和，
53、v前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器所处管道内的流体流速，d为管道直径，v后为所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器所处管道内的流体流速，v前’为位于所述两个压力传感器前端的压力传感器所处管道内的流体流速，v后’为位于所述两个压力传感器后端的压力传感器所处管道内的流体流速，g为重力加速度。
54、由于全国各地区管网地理信息平台现实的差异比较大，由于流量计投资和维护成本均较大，压力变送器(即压力传感器)投资和维护成本均较小，可能会出现后端流量数据不全情况。为此，只要结合三个压力变送器得到上述方程组，即可求得所述两个压力传感器的更前端或者更后端的流速，进一步根据管道内径可换算得到流量，因此本发明的方法在管网地理信息大数据平台上有很大拓展应用空间。
55、本发明还提供一种供水压力管道漏点识别系统，其包括管道、控制系统以及安装在所述管道上且与所述控制系统连接的多个压力传感器和流量计，所述控制系统根据所述压力传感器测得的压力值，实时计算两个压力传感器之间的压力差并判断管道是否存在漏点，当两个压力传感器之间的压力差等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差时，位于所述两个压力传感器之间的管道不存在漏点；当两个压力传感器的压力差不等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差时，位于所述两个压力传感器之间的管道存在漏点，所述控制系统给出警报并根据方程计算漏点所处的位置，所述方程为：
56、
57、其中，l1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道长度，δp实际为所述两个压力传感器之间的压力差，δp理论为所述两个压力传感器之间的管道的理论压差，v前为位于前端的压力传感器所处管道内的流体流速，g为重力加速度，σp局为所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和，p前为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器测得的压力值，p后为所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器测得的压力值，l为所述两个压力传感器之间的管道长度，i1为所述两个压力传感器中位于前端的压力传感器与漏点进水端之间的管道单位长度沿程损失，i2为漏点出水端与所述两个压力传感器中位于后端的压力传感器之间的管道单位长度沿程损失；
58、所述两个压力传感器之间的管道的理论压差的计算方程如下：
59、δp理论＝l×i+σp局
60、其中，δp理论为所述两个压力传感器之间的管道的理论压差，l为所述两个压力传感器之间的管道长度，i为所述两个压力传感器之间的管道单位长度沿程损失，σp局为所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和。
61、优选地，利用杨-斯特宾斯公式计算各个弯头的压力损失，所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和等于所述两个压力传感器之间的管道中的所有弯头的压力损失的总和，具体如上所述，此处不再赘述。
62、优选地，采用势能差对所述压力传感器进行修正，具体如上所述，此处不再赘述。
63、优选地，所述两个压力传感器为相邻的两个压力传感器，具体如上所述，此处不再赘述。
64、优选地，所述管道单位长度沿程损失具体如上所述，此处也不再赘述。
65、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
66、本发明的漏点识别方法简单易操作，通过测量少数的数据以及简单的算法即可找到漏点位置，大大提高了工作效率和极大节约了工程成本，适用范围广。
1.一种供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，建立如下方程，求解所述损失系数：
3.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，利用杨-斯特宾斯公式计算各个弯头的压力损失，所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和等于所述两个压力传感器之间的管道中的所有弯头的压力损失的总和。
4.根据权利要求3所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，所述管道局部损失之和的方程为：
5.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，采用势能差对所述压力传感器进行修正。
6.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，当所述管道具有两个以上的压力传感器时，所述两个压力传感器为相邻的两个压力传感器。
7.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，所述管道沿程损失参考《给水排水设计手册》。
8.根据权利要求1所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，所述管道单位长度沿程损失根据流体力学和《室外给水设计规范》的管渠单位长度水头损失计算公式得到，具体如下：
9.根据权利要求1至8中任一项所述的供水压力管道漏点识别的方法，其特征在于，所述供水压力管道漏点识别系统还包括计算所述两个压力传感器前端或者后端的管道流速，当计算所述两个压力传感器前端的管道流速时，联立如下方程组求解：
10.一种供水压力管道漏点识别系统，其特征在于，其包括管道、控制系统以及安装在所述管道上且与所述控制系统连接的多个压力传感器和流量计，所述控制系统根据所述压力传感器测得的压力值，实时计算两个压力传感器之间的压力差并判断管道是否存在漏点，当两个压力传感器之间的压力差等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差时，位于所述两个压力传感器之间的管道不存在漏点；当两个压力传感器的压力差不等于位于所述两个压力传感器之间的管道的理论压差时，位于所述两个压力传感器之间的管道存在漏点，所述控制系统给出警报并根据方程计算漏点所处的位置，所述方程为：
11.根据权利要求10所述的供水压力管道漏点识别系统，其特征在于，利用杨-斯特宾斯公式计算各个弯头的压力损失，所述两个压力传感器之间的管道局部损失之和等于所述两个压力传感器之间的管道中的所有弯头的压力损失的总和；和/或，
12.根据权利要求10所述的供水压力管道漏点识别系统，其特征在于，当所述管道具有两个以上的压力传感器时，所述两个压力传感器为相邻的两个压力传感器。
