本(ben)發明(ming)涉(she)及無線(xian)(xian)電(dian)定(ding)位，特別涉(she)及一種管道漏點無源無線(xian)(xian)定(ding)位方法及系統(tong)。

背景技術：

1、水是人類生活中不(bu)(bu)可或(huo)缺的(de)資源(yuan)(yuan)之一，不(bu)(bu)管(guan)是野外水資源(yuan)(yuan)調配還是城市內用(yong)水，都需(xu)要(yao)使用(yong)管(guan)道(dao)運輸。然而，由(you)于管(guan)道(dao)老化、破損或(huo)其他因素，水管(guan)漏水成為一個常(chang)見的(de)問(wen)題。這不(bu)(bu)僅會(hui)造成大(da)量的(de)水資源(yuan)(yuan)浪(lang)費，還可能引發環(huan)境(jing)問(wen)題，存在安全隱(yin)患。因此，必須對水管(guan)漏點(dian)進(jin)行定位(wei)監測并及時維護。

2、由(you)于水利工(gong)程管(guan)(guan)道需要(yao)面(mian)對復(fu)雜的環境(jing)氣候，目前的水管(guan)(guan)漏(lou)點仍(reng)以人工(gong)巡檢(jian)為主(zhu)，檢(jian)測(ce)人員攜帶紅外(wai)設備(bei)、水聽器、地面(mian)微震儀等設備(bei)對待測(ce)管(guan)(guan)道逐一檢(jian)測(ce)，花(hua)費大量人力(li)物(wu)力(li)，成(cheng)本高，檢(jian)測(ce)周(zhou)期長，并不能及時檢(jian)測(ce)出漏(lou)點進行維護。

3、除了人工巡檢以(yi)外(wai)，目前有(you)方案采用(yong)安裝監(jian)測(ce)設(she)備(bei)在(zai)監(jian)測(ce)管道(dao)上進行監(jian)測(ce)判斷漏點。由于(yu)管道(dao)情況(kuang)復雜，監(jian)測(ce)設(she)備(bei)通常(chang)難以(yi)接入電(dian)(dian)源線，需要(yao)以(yi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)供電(dian)(dian)，如藍牙(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)、wi-fi傳(chuan)感(gan)器(qi)、zigbee傳(chuan)感(gan)器(qi)、lora傳(chuan)感(gan)器(qi)等。但是這類(lei)有(you)源無(wu)線設(she)備(bei)能耗較(jiao)高，功耗大，電(dian)(dian)池(chi)(chi)壽命短(duan)需要(yao)頻(pin)繁更(geng)換，且很多野外(wai)管道(dao)鋪設(she)在(zai)地下難以(yi)更(geng)換電(dian)(dian)池(chi)(chi)；同時，因自身攜帶電(dian)(dian)池(chi)(chi)，往往體(ti)積(ji)偏大，無(wu)法安裝于(yu)狹(xia)小空間。

4、無(wu)源無(wu)線監測設備可以避免(mian)電池引發的問題，如rfid傳感器，但是rfid技術傳輸距離(li)較短(duan)，無(wu)法滿(man)足(zu)場景需要。

5、所以這些水管漏點監(jian)測方(fang)案實(shi)用性較低，且監(jian)測出的(de)漏點位(wei)置可能不準(zhun)確(que)。

技術實現思路

1、本(ben)發明的目(mu)的在于提供一種管道漏(lou)(lou)點(dian)無(wu)(wu)源無(wu)(wu)線(xian)定位(wei)方法及系統，能(neng)夠基于無(wu)(wu)線(xian)通信原理實現管道漏(lou)(lou)點(dian)的無(wu)(wu)源無(wu)(wu)線(xian)精準(zhun)定位(wei)。

2、本(ben)發明解決其(qi)技術問題，采(cai)用(yong)的技術方案是(shi)：

3、一方面，本發明(ming)提供了一種管道漏點無源無線定位方法(fa)，包括(kuo)如下步驟(zou)：

4、在(zai)待監(jian)測(ce)管道上間隔一定距離安裝無(wu)源(yuan)無(wu)線(xian)(xian)傳感設備(bei)，并將(jiang)探測(ce)與(yu)定位一體的(de)收(shou)發(fa)網關(guan)設備(bei)安裝在(zai)地面上任(ren)意(yi)兩個無(wu)源(yuan)無(wu)線(xian)(xian)傳感設備(bei)之間；

5、通過(guo)探測與定位一體的(de)(de)收(shou)發網(wang)關設備(bei)向兩(liang)個無源無線(xian)傳(chuan)感設備(bei)發射(she)連續(xu)的(de)(de)電磁波信號(hao)；

6、兩個無(wu)源無(wu)線傳(chuan)感設備接收(shou)到(dao)電磁波信號(hao)后進行無(wu)源受激(ji)，當待監(jian)測管(guan)道上任意位置出現漏(lou)點(dian)時，兩個無(wu)源無(wu)線傳(chuan)感設備獲取到(dao)待監(jian)測管(guan)道漏(lou)點(dian)的振(zhen)動信號(hao)，并受激(ji)輻(fu)射產生

7、不同載頻的定位微(wei)波信號；

8、兩個(ge)無源無線傳(chuan)感設(she)備將定位微(wei)波信號，傳(chuan)輸至探測(ce)與(yu)定位一體(ti)的收發網(wang)關設(she)備；

9、探(tan)測與定(ding)(ding)位一(yi)體的收發網關(guan)設備(bei)接收到(dao)作用范圍內的定(ding)(ding)位微(wei)波(bo)信號后，經濾波(bo)處(chu)理(li)，分離出同一(yi)漏點產生的兩(liang)路定(ding)(ding)位微(wei)波(bo)信號；

10、對兩(liang)(liang)路定位(wei)微波信號自相(xiang)(xiang)關處理和互相(xiang)(xiang)關處理，得到兩(liang)(liang)個定位(wei)微波信號到達的時間差；

11、基(ji)于兩(liang)個無源無線傳感設備的(de)(de)位(wei)置(zhi)及兩(liang)個定(ding)位(wei)微波信號到達的(de)(de)時間差，結合雙(shuang)曲線原理，計算出(chu)漏點位(wei)置(zhi)信息。

12、作(zuo)為進一(yi)步優(you)化，所述兩(liang)個無源無線傳感設備接收(shou)到電磁(ci)波信號后進行(xing)無源受激時，即時響應驅動內部諧(xie)振器工作(zuo)。

13、作為進一步優化(hua)，所(suo)述兩個(ge)無(wu)源無(wu)線傳(chuan)感設備(bei)獲取(qu)到待監(jian)測管道漏點的振動信號后，內部可(ke)變電(dian)容的極距(ju)改變，電(dian)容值隨之(zhi)改變，諧振器產生的諧振頻率信號隨之(zhi)改變，產生不同載頻的定位(wei)微波信號。

14、作為進一步優化，所(suo)述兩個(ge)無(wu)源無(wu)線傳感設備產(chan)生的定(ding)位(wei)微波信(xin)號(hao)，具體是指：

15、兩個無(wu)源無(wu)線傳感設(she)備產(chan)生(sheng)的定位微波(bo)信號，載頻由設(she)備諧振(zhen)頻率決定。

16、作為(wei)進一(yi)步優化，所述探測與定(ding)位(wei)一(yi)體(ti)的(de)(de)(de)收(shou)發網關設備接收(shou)到作用范圍內的(de)(de)(de)定(ding)位(wei)微(wei)波信(xin)號(hao)后，根據兩(liang)個無源(yuan)無線傳(chuan)感設備定(ding)位(wei)微(wei)波信(xin)號(hao)載頻(pin)的(de)(de)(de)不同，在兩(liang)個信(xin)號(hao)處理信(xin)道匹配出同一(yi)漏(lou)點產生(sheng)的(de)(de)(de)定(ding)位(wei)微(wei)波信(xin)號(hao)。

17、作為進一步優化(hua)，所述基于兩(liang)個無源無線傳感設備的位(wei)置及兩(liang)個定位(wei)微波信(xin)號到(dao)達的時間差(cha)，結合雙(shuang)曲線原理，計算出漏點位(wei)置信(xin)息，具體是指(zhi)：

18、以兩(liang)個無(wu)源(yuan)無(wu)線(xian)傳感設(she)備(bei)的位(wei)(wei)置為(wei)焦點，建立參照坐標(biao)系的x軸，y軸與(yu)x軸垂直，由于(yu)無(wu)源(yuan)無(wu)線(xian)傳感設(she)備(bei)安(an)裝于(yu)水(shui)管上，故漏(lou)(lou)點位(wei)(wei)于(yu)x軸，且(qie)在兩(liang)焦點之間，根據兩(liang)定位(wei)(wei)微波(bo)信(xin)號到達(da)的時間差(cha)，計(ji)算(suan)得(de)到雙曲(qu)線(xian)，通過雙曲(qu)線(xian)與(yu)管道的切點得(de)到漏(lou)(lou)點坐標(biao)，即(ji)為(wei)計(ji)算(suan)出(chu)的漏(lou)(lou)點位(wei)(wei)置信(xin)息。

19、另一(yi)方(fang)面，本發明還提供(gong)了一(yi)種管(guan)道漏點無(wu)(wu)源(yuan)無(wu)(wu)線(xian)定位系統，應用于所述的一(yi)種管(guan)道漏點無(wu)(wu)源(yuan)無(wu)(wu)線(xian)定位方(fang)法(fa)，包括：

20、無源無線傳(chuan)感設(she)備，在待(dai)監(jian)測(ce)管(guan)道上(shang)(shang)間隔(ge)一定(ding)(ding)距離安(an)裝，用于接(jie)收電磁波信號后進(jin)行無源受激(ji)，當待(dai)監(jian)測(ce)管(guan)道上(shang)(shang)任意(yi)位置(zhi)出現(xian)漏點時，獲取待(dai)監(jian)測(ce)管(guan)道漏點的(de)振動信號，并受激(ji)輻射產(chan)生不同載頻的(de)定(ding)(ding)位微波信號，并傳(chuan)輸至(zhi)探測(ce)與定(ding)(ding)位一體的(de)收發網關設(she)備；

21、探測與定(ding)位(wei)一(yi)體的(de)(de)收發(fa)網關設(she)備，安(an)裝在(zai)地面(mian)上(shang)任意兩(liang)(liang)個(ge)無(wu)源(yuan)無(wu)線傳(chuan)感設(she)備之間，用(yong)于向兩(liang)(liang)個(ge)無(wu)源(yuan)無(wu)線傳(chuan)感設(she)備發(fa)射連續的(de)(de)電磁波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號，并在(zai)接(jie)收到(dao)作(zuo)用(yong)范圍內的(de)(de)定(ding)位(wei)微波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號后，經濾波(bo)(bo)(bo)處理(li)(li)，分離出同(tong)一(yi)漏點(dian)產生的(de)(de)兩(liang)(liang)路定(ding)位(wei)微波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號；通過自相(xiang)(xiang)關處理(li)(li)和互相(xiang)(xiang)關處理(li)(li)，得到(dao)兩(liang)(liang)個(ge)定(ding)位(wei)微波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號到(dao)達(da)的(de)(de)時(shi)間差，并基于兩(liang)(liang)個(ge)無(wu)源(yuan)無(wu)線傳(chuan)感設(she)備的(de)(de)位(wei)置(zhi)及兩(liang)(liang)個(ge)定(ding)位(wei)微波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號到(dao)達(da)的(de)(de)時(shi)間差，結(jie)合雙曲線原理(li)(li)，計(ji)算出漏點(dian)位(wei)置(zhi)信(xin)(xin)(xin)息。

22、本(ben)發(fa)(fa)明的(de)(de)(de)有益(yi)效(xiao)果是：通過上(shang)(shang)述一種管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)點(dian)無(wu)源無(wu)線(xian)(xian)定(ding)(ding)位(wei)(wei)方法及(ji)系統，通過在(zai)管(guan)道(dao)上(shang)(shang)安裝無(wu)源無(wu)線(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)設(she)備對漏(lou)(lou)點(dian)進(jin)行監(jian)測，當待(dai)監(jian)測管(guan)道(dao)上(shang)(shang)任意位(wei)(wei)置出現漏(lou)(lou)點(dian)時(shi)，兩個(ge)無(wu)源無(wu)線(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)設(she)備獲取到待(dai)監(jian)測管(guan)道(dao)漏(lou)(lou)點(dian)的(de)(de)(de)振動信(xin)(xin)號，并受激(ji)輻射產生不(bu)同載頻的(de)(de)(de)定(ding)(ding)位(wei)(wei)微波信(xin)(xin)號，探(tan)測與定(ding)(ding)位(wei)(wei)一體的(de)(de)(de)收(shou)發(fa)(fa)網關(guan)設(she)備基(ji)于兩個(ge)無(wu)源無(wu)線(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)設(she)備的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置及(ji)兩個(ge)定(ding)(ding)位(wei)(wei)微波信(xin)(xin)號到達的(de)(de)(de)時(shi)間差，結合雙曲線(xian)(xian)原理，可以準確計算出漏(lou)(lou)點(dian)位(wei)(wei)置信(xin)(xin)息。

23、并且(qie)，本發(fa)明傳感端(duan)徹(che)底不帶電，無(wu)(wu)需(xu)布線，傳輸距離更遠，信號穩定(ding)性和準確(que)度高，配(pei)合探測(ce)(ce)與定(ding)位(wei)(wei)一體化收發(fa)網關設備組(zu)成(cheng)定(ding)位(wei)(wei)系統實(shi)(shi)現(xian)水管漏(lou)點的(de)(de)精確(que)定(ding)位(wei)(wei)，無(wu)(wu)需(xu)維護(hu)監測(ce)(ce)端(duan)，避免了電池帶來的(de)(de)運維問題，監測(ce)(ce)距離長(chang)，利于廣泛推廣使用，同時，可以實(shi)(shi)時監測(ce)(ce)水管漏(lou)點，解(jie)決(jue)現(xian)目前人工檢(jian)測(ce)(ce)水管漏(lou)點定(ding)位(wei)(wei)不及時、不到位(wei)(wei)的(de)(de)難題。

技術特征：

1.一種管道漏(lou)點無源無線定位方(fang)法，其(qi)特征在于，包(bao)括如下步驟：

2.根據(ju)權利要求(qiu)1所述的(de)(de)一種(zhong)管道(dao)漏點(dian)無(wu)源無(wu)線定位(wei)方法，其特(te)征在于，兩個所述無(wu)源無(wu)線傳感設備獲取到待(dai)監測(ce)管道(dao)漏點(dian)的(de)(de)振(zhen)動信號后，內部可變(bian)電(dian)容的(de)(de)極距改(gai)變(bian)，電(dian)容值隨之(zhi)改(gai)變(bian)，諧振(zhen)器(qi)產生(sheng)的(de)(de)諧振(zhen)頻率信號隨之(zhi)改(gai)變(bian)，產生(sheng)不同載頻的(de)(de)定位(wei)微波信號。

3.根(gen)據權利(li)要求(qiu)1所述(shu)的一種(zhong)管道漏點無(wu)源無(wu)線定(ding)(ding)位方法，其特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)收(shou)發網關設備(bei)接收(shou)到定(ding)(ding)位微波(bo)信(xin)號后，對(dui)兩個(ge)不(bu)同載頻的定(ding)(ding)位微波(bo)信(xin)號進行濾(lv)波(bo)得到第一濾(lv)波(bo)信(xin)號r1(t)和第二濾(lv)波(bo)信(xin)號r2(t)。

4.根據權(quan)利要求3所(suo)述的一(yi)(yi)種管道漏(lou)點(dian)無(wu)源(yuan)無(wu)線定位方法，其(qi)特征在于，將所(suo)述第(di)一(yi)(yi)濾波(bo)(bo)信(xin)號(hao)r1(t)進行(xing)自相(xiang)關處(chu)(chu)理(li)獲得第(di)一(yi)(yi)自相(xiang)關信(xin)號(hao)y1(t)，將所(suo)述第(di)一(yi)(yi)濾波(bo)(bo)信(xin)號(hao)r1(t)與(yu)所(suo)述第(di)二濾波(bo)(bo)信(xin)號(hao)r2(t)進行(xing)互(hu)相(xiang)關處(chu)(chu)理(li)獲得第(di)一(yi)(yi)互(hu)相(xiang)關信(xin)號(hao)y2(t)。

5.根據權利(li)要求4所(suo)述的一種管道漏(lou)點無(wu)源無(wu)線定位(wei)方法，其特征在于(yu)，將(jiang)所(suo)述第一自相(xiang)關信號(hao)y1(t)與所(suo)述第一互相(xiang)關信號(hao)y2(t)進(jin)行互相(xiang)關處理獲得所(suo)述時(shi)延差。

6.一(yi)種(zhong)管道漏(lou)點無源無線定(ding)位系(xi)統，其特征在(zai)于，包括(kuo)：

7.根據權利(li)要求6所(suo)述的一種(zhong)管道漏(lou)(lou)點無源(yuan)無線(xian)定(ding)位(wei)系統，其特征在于，兩(liang)個所(suo)述無源(yuan)無線(xian)傳(chuan)感設(she)備獲取到待(dai)監測管道漏(lou)(lou)點的振動信號后(hou)，內部可(ke)變(bian)電容的極距改(gai)變(bian)，電容值隨之改(gai)變(bian)，諧振器產生的諧振頻率信號隨之改(gai)變(bian)，產生不同(tong)載頻的定(ding)位(wei)微波信號。

8.根據權利要(yao)求6所述(shu)的一(yi)種管(guan)道(dao)漏(lou)點(dian)無(wu)源無(wu)線(xian)定位(wei)(wei)系統，其特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)收(shou)發網關設備接(jie)收(shou)到定位(wei)(wei)微波(bo)(bo)信(xin)號后，對兩(liang)個不同載頻的定位(wei)(wei)微波(bo)(bo)信(xin)號進(jin)行濾波(bo)(bo)得到第一(yi)濾波(bo)(bo)信(xin)號r1(t)和第二濾波(bo)(bo)信(xin)號r2(t)。

9.根據(ju)權利要求8所述(shu)(shu)的一(yi)種管道漏點無源無線(xian)定位(wei)系統，其(qi)特(te)征在(zai)于，將(jiang)所述(shu)(shu)第(di)(di)一(yi)濾(lv)波信(xin)(xin)號(hao)r1(t)進行(xing)自相(xiang)關(guan)(guan)處(chu)(chu)理獲(huo)(huo)得第(di)(di)一(yi)自相(xiang)關(guan)(guan)信(xin)(xin)號(hao)y1(t)，將(jiang)所述(shu)(shu)第(di)(di)一(yi)濾(lv)波信(xin)(xin)號(hao)r1(t)與所述(shu)(shu)第(di)(di)二濾(lv)波信(xin)(xin)號(hao)r2(t)進行(xing)互相(xiang)關(guan)(guan)處(chu)(chu)理獲(huo)(huo)得第(di)(di)一(yi)互相(xiang)關(guan)(guan)信(xin)(xin)號(hao)y2(t)。

10.根據權利(li)要(yao)求9所(suo)述的一(yi)種管(guan)道(dao)漏(lou)點(dian)無(wu)源無(wu)線定位系(xi)統，其特征在于，將所(suo)述第(di)(di)一(yi)自相關信號y1(t)與所(suo)述第(di)(di)一(yi)互相關信號y2(t)進(jin)行互相關處理獲得所(suo)述時延差。

技術總結
本發明屬于無線電定位技術領域，提出了一種管道漏點無源無線定位方法及系統：兩個無源無線傳感設備接收到電磁波信號后進行無源受激，當待監測管道上任意位置出現漏點時，兩個無源無線傳感設備獲取到待監測管道漏點的振動信號，并受激輻射產生不同載頻的定位微波信號，并傳輸至探測與定位一體的收發網關設備；收發網關設備接收到作用范圍內的定位微波信號后，分離出同一漏點產生的兩路定位微波信號；對兩路定位微波信號自相關處理和互相關處理，得到兩個定位微波信號到達的時間差；基于兩個無源無線傳感設備的位置及兩個定位微波信號到達的時間差，結合雙曲線原理，計算出漏點位置信息。本發明可實現管道漏點的無源無線精準定位。

技術研發人員：曾慶,羅宇
受保護的技術使用者：成都天傳科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19