郑州水务集团有限公司;清华大学许月霞获国家专利权
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龙图腾网获悉郑州水务集团有限公司;清华大学申请的专利一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120907095B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511157214.4,技术领域涉及:F17D5/02;该发明授权一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法是由许月霞;刘书明;杨旸;郭冠呈;张垚;汤正举;吴雪;侯俊杰;李鹏;秦旭旭;宋云霞设计研发完成,并于2025-08-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法,涉及管网监测与泄漏检测技术领域,包括边缘分析终端对预处理数据集进行特征提取得到压力稳定性系数、声波相关系数和流量突变系数,并将压力稳定性系数、声波相关系数和流量突变系数输入泄漏概率评估模型,输出泄漏风险指数;边缘决策终端根据泄漏风险指数生成泄漏等级信号,并触发定位指令。本发明通过边缘分析终端提取压力稳定性系数、声波相关系数和流量突变系数,并将其输入泄漏概率评估模型,输出泄漏风险指数,实现了对泄漏风险的精准量化评估,动态权重的引入使模型能自适应不同工况变化,提升了评估的适应性和准确性。
本发明授权一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于边缘计算的智能化管网泄漏检测方法,其特征在于,包括边缘感知终端、边缘预处理终端、边缘分析终端、边缘决策终端、边缘定位终端和边缘控制终端,具体包括以下步骤: S1、边缘感知终端通过多传感器在管网节点实时采集多源物理量数据,形成管网运行状态数据集;所述管网运行状态数据集包括压力波动数据、声波特征数据和流量异常数据; S2、边缘预处理终端对管网运行状态数据集进行时间同步与自适应噪声滤波处理,生成标准化的预处理数据集; S3、边缘分析终端对标准化的预处理数据集进行特征提取得到压力稳定性系数、声波相关系数和流量突变系数,并将压力稳定性系数、声波相关系数和流量突变系数输入泄漏概率评估模型,输出泄漏风险指数; 所述压力稳定性系数,具体为: , 其中,σp为压力方差,Pmax为额定压力,△p为相邻时间点之间的压力差值,△tp为压力采样的时间间隔,Vmax为最大允许压力变化率,e为自然常数,k1和k2为归一化权重因子,k1+k2=1且k1和k2∈[0,1]; 所述声波相关系数,具体为: , 其中,λ为尺度因子,Rxy为相邻节点声波互相关值,R0为基准相关阈值,fm为声波主频,fmax为最大可测频率,e为自然常数; 所述流量突变系数,具体为: , 其中,δq为瞬时流量偏差,γ为非线性缩放因子,β1和β2为调节参数,tanh为双曲正切函数,为第i个采样点的瞬时流量偏差,N为时间窗口内的采样点数,计算公式为,其中,T为检测周期,△tF为流量数据采集的时间间隔; 所述泄漏概率评估模型,具体为: , 其中,I为泄漏风险指数,S为压力稳定性系数,C为声波相关系数,F为流量突变系数,ω1、ω2和ω3为动态权重,ω1+ω2+ω3=1且ω1、ω2和ω3∈[0,1],ε为平滑因子; 所述动态权重ω1、ω2和ω3基于历史数据动态调整,具体为: , 其中,t为当前时间周期,b为历史权重衰减因子,K为相似历史事件数量;φh,m为第m个历史事件中特征h的贡献权重,其中h=1,2,3; S4、边缘决策终端根据泄漏风险指数生成泄漏等级信号,并触发定位指令; S5、边缘定位终端接收到定位指令,通过时延差分析与压力梯度分布计算泄漏点的三维空间坐标; 所述泄漏点的三维空间坐标的计算方法包括以下步骤: S51、基于管道几何参数、流体动力学参数及预设流量Q,通过流体力学方程计算无泄漏时的理论压力梯度; S52、对压力传感器阵列数据进行空间插值,计算泄漏点X处的实测压力梯度▽p; S53、建立包含时延差特征与压力梯度特征的目标函数: , 其中,X为泄漏点的三维坐标,Xj为第j个传感器的三维坐标,vs为管媒声速,M为参与泄漏定位的传感器总数,△tj为声波到达第j个传感器的时间延迟,η为正则化因子,为坐标X处的理论压力梯度; S54、采用非线性最小二乘优化算法迭代求解目标函数JX的最小值,设置初始值为管网节点中心坐标,收敛条件为: , 其中,Xcurrent为当前迭代步骤中泄漏点的坐标估计值,Xprevious为上一次迭代步骤中泄漏点的坐标估计值,△X为预设的收敛阈值; S55、若多个邻近传感器计算出的泄漏点坐标方差超过阈值σthreshold,则触发重新标定流程,否则输出最终定位结果Xopt; S6、边缘控制终端根据三维空间坐标关闭对应管段阀门并启动应急排水装置。
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