【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地下管網治理，具體是一種地下管網滲漏污染溯源裝置和使用方法。
技術介紹
1、地下管網，被稱為城市的“毛細血管”，是指城市范圍內供水、排水、油氣、熱力、工業等管線及其附屬設施，是保障城市運行的重要基礎設施和生命線。管道運行管理的核心是安全和經濟。城市供水、排水、油氣、工業等管線發生滲漏時，會造成漏水、漏油、污染滲漏等災難性事故，同時管外污水、污泥會抽吸至管內，具有較大的安全隱患。
2、由于地下管網面積較大，不便于對地下管網滲漏點進行檢測，而且不方便查找滲漏點。因此需要通過技術手段持續監測地下管網內相關數據的變化，通過對管道內流體泄漏、污染特征準確、快速的識別和提取，快速并準確定位泄露位置。
3、現行的地下管網滲漏檢測技術主要包括主動和被動的檢測方式。被動檢測方式主要是通過人員移開下水井蓋，人工檢查地下管網滲漏點；主動檢測方式基于聲波或者電磁波理論，通過使用各種方法和儀器在地下滲漏早期發現滲漏。
4、現有技術存在以下缺點：時間長、成本高；沒有考慮管網壁的不完整性，比如孔洞、裂隙發育情況，這種條件下無法保證管網壁和周圍巖土介質做到緊密結合，受噪聲等其他因素影響，導致聲波或者電磁波數據不準確。地下管網滲漏管外污水、污泥會抽吸至管內，導致無法快速并準確定位泄露位置。由于地下管網污水、污泥淤積、管網老化淤堵導致地下管網孔徑發生變化，人工無法檢查。
技術實現思路
1、為了解決上述現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種地下管網滲漏污染溯源裝置，包
2、移動底座上設有流速傳感器，用于感知管道內的液體流速。示蹤劑投放裝置設置在移動底座上，外殼包覆所述示蹤劑投放裝置，用于保護示蹤劑投放裝置，防止磕碰，外殼上設有透水孔，用于管道內的介質流入外殼內，使示蹤劑可以順利的投放到管道內的介質里。
3、定位裝置、示蹤劑傳感器和攝像頭連接至控制裝置，示蹤劑傳感器設置在外殼內側周向，用于感知示蹤劑投放裝置所投放的示蹤劑；攝像頭設置在外殼外側，用于獲取管道內圖像；示蹤劑投放裝置用于分次投放示蹤劑，示蹤劑投放裝置和移動底座由控制裝置控制。
4、控制裝置可以是外置的，通過有線或無線的方式進行通信，由人工進行控制；也可以是內置的，通過人工智能等手段實現自動尋找滲漏位置。
5、進一步的，所述外殼包括安裝環和若干子殼組件；每一子殼組件包括子殼、第一電機、第一連接桿和第二連接桿，第一電機固定在安裝環上，第一電機輸出端連接第一連接桿一端，第二連接桿兩端分別鉸接第一連接桿另一端和子殼內側；各子殼頂端連接在一起，安裝環安裝在示蹤劑投放裝置上，使各子殼可在第一電機的驅動下向外打開，便于根據需要增加示蹤劑傳感器的距離以獲取更高的感知精度。
6、進一步的，每一子殼上設有一示蹤劑傳感器。
7、進一步的，所述示蹤劑投放裝置包括氣罐、電磁閥組件和示蹤劑罐；示蹤劑罐包括罐體、活塞和孔口帽，活塞可滑動的設置在罐體內，孔口帽設置在罐體頂部開口，可向外單向打開；活塞和孔口帽之間設有示蹤劑，罐體在對應活塞下側的側壁上設有通氣孔，電磁閥組件連接氣罐和通氣孔；電磁閥組件由控制裝置控制，通過控制電磁閥組件的開合，可以控制單次投放示蹤劑的量。
8、進一步的，移動底座外周向也設有示蹤劑傳感器，增加感知精度。
9、進一步的，移動底座上還設有壓力傳感器、溫度傳感器、傾角傳感器和/或污染物傳感器，根據需要可以獲得相應的信息，便于進一步判斷滲漏位置。
10、本專利技術還提供一種地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，用于如上所述的溯源裝置，包括以下步驟：
11、s1、在需要探測的地下管網中投放溯源裝置，監測流體數據。
12、s2、通過攝像頭檢測地下管網管徑以及采集圖像，初步判定發生滲漏的區域，通過移動底座移動到該區域。
13、s3、投放部分示蹤劑，通過示蹤劑傳感器采集示蹤劑的濃度信息，結合流體數據，判定滲漏方向。
14、s4、通過移動底座向滲漏方向移動。
15、s5、重復操作s3-s4，直到確定滲漏位置。
16、進一步的，所述外殼包括安裝環和若干子殼組件；每一子殼組件包括子殼、第一電機、第一連接桿和第二連接桿，第一電機固定在安裝環上，第一電機輸出端連接第一連接桿一端，第二連接桿兩端分別鉸接第一連接桿另一端和子殼內側；各子殼頂端連接在一起，安裝環安裝在示蹤劑投放裝置上，使各子殼可在第一電機的驅動下向外打開；每一子殼上設有一示蹤劑傳感器。
17、s3中還包括判定當前地下管網管徑，將所述子殼向外打開，增加對應子殼上示蹤劑傳感器和示蹤劑投放裝置的距離；通過對應的第一電機的轉動角度計算對應的示蹤劑傳感器和示蹤劑投放裝置的距離。在管道管徑變小或者管道淤積時，將子殼向內收縮，以順利通過。
18、進一步的，s3中的判定方法包括：基于蟻群算法，對示蹤劑濃度順序進行優化，通過迭代計算輸出結果；篩選改進蟻群算法計算結果，輸出地下管線示蹤劑濃度峰值區域最優結果；構建地下管線滲漏位置優化解空間；設定各個螞蟻隨機選擇地下管網示蹤劑投放位置作為初始投放位置，對每個螞蟻k?(k=1,2,3…n)計算轉移概率，通過概率確定其示蹤劑擴散規律，直到所有螞蟻的路徑順序都被記錄，形成路徑記錄表；實時收集路徑記錄表中的最優路徑，更新信息素，在第一次遍歷完成后，選出路徑最短的螞蟻，該螞蟻在下一遍歷中釋放信息素，之后，每一次遍歷完成后，根據路徑最短的螞蟻釋放的信息素，對各個地下管線路線上的信息素濃度進行更新；判斷是否停滯，陷入局部最優。
19、進一步的，每只螞蟻根據概率選擇路徑，概率由信息素濃度和路徑的吸引力決定，路徑吸引力由預測的地下管網滲漏位置和地下管網示蹤劑擴散的可用性決定；選擇概率pij的計算公式為；其中pij為為螞蟻從節點i到節點j的選擇概率，為螞蟻從節點i到節點j的信息素濃度，為螞蟻從節點i到節點j的路徑吸引力，和為調節參數，為螞蟻從節點i到未到達節點k的信息素濃度，為螞蟻從節點i到未到達節點k?的路徑吸引力，allowed為螞蟻即將訪問節點的集合。
20、本專利技術除適宜投放不同管徑的地下管線外，還可以在現有技術難以投放示蹤劑的潛水含水層、承壓含水層、油氣輸運地下管線中，定點位置投放定量的示蹤劑，并尋找到滲漏位置。
21、本專利技術還可以實時觀察井壁情況，準確判定流體流向、監測實時溫度、水平傾斜角、滲漏位置。具有重復使用，便于攜帶、成本低，不易損壞等優點。
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1.一種地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，包括移動底座、控制裝置、示蹤劑投放裝置、定位裝置、示蹤劑傳感器、攝像頭和外殼；示蹤劑投放裝置設置在移動底座上，移動底座上設有流速傳感器，外殼包覆所述示蹤劑投放裝置，外殼上設有透水孔；定位裝置、示蹤劑傳感器和攝像頭連接至控制裝置，示蹤劑傳感器設置在外殼內側周向，攝像頭設置在外殼外側；示蹤劑投放裝置用于分次投放示蹤劑，示蹤劑投放裝置和移動底座由控制裝置控制。
2.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，所述外殼包括安裝環和若干子殼組件；每一子殼組件包括子殼、第一電機、第一連接桿和第二連接桿，第一電機固定在安裝環上，第一電機輸出端連接第一連接桿一端，第二連接桿兩端分別鉸接第一連接桿另一端和子殼內側；各子殼頂端連接在一起，安裝環安裝在示蹤劑投放裝置上，使各子殼可在第一電機的驅動下向外打開。
3.根據權利要求2所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，每一子殼上設有一示蹤劑傳感器。
4.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，所述示蹤劑投放裝置包括氣罐、電磁閥組件和示蹤劑
5.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，移動底座外周向也設有示蹤劑傳感器。
6.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，移動底座上還設有壓力傳感器、溫度傳感器、傾角傳感器和/或污染物傳感器。
7.一種地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，用于如權利要求1所述的溯源裝置，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，其特征在于，所述外殼包括安裝環和若干子殼組件；每一子殼組件包括子殼、第一電機、第一連接桿和第二連接桿，第一電機固定在安裝環上，第一電機輸出端連接第一連接桿一端，第二連接桿兩端分別鉸接第一連接桿另一端和子殼內側；各子殼頂端連接在一起，安裝環安裝在示蹤劑投放裝置上，使各子殼可在第一電機的驅動下向外打開；每一子殼上設有一示蹤劑傳感器；
9.根據權利要求7所述的地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，其特征在于，S3中的判定方法包括：基于蟻群算法，對示蹤劑濃度順序進行優化，通過迭代計算輸出結果；篩選改進蟻群算法計算結果，輸出地下管線示蹤劑濃度峰值區域最優結果；構建地下管線滲漏位置優化解空間；設定各個螞蟻隨機選擇地下管網示蹤劑投放位置作為初始投放位置，對每個螞蟻k?(k=1,2,3…n)計算轉移概率，通過概率確定其示蹤劑擴散規律，直到所有螞蟻的路徑順序都被記錄，形成路徑記錄表；實時收集路徑記錄表中的最優路徑，更新信息素，在第一次遍歷完成后，選出路徑最短的螞蟻，該螞蟻在下一遍歷中釋放信息素，之后，每一次遍歷完成后，根據路徑最短的螞蟻釋放的信息素，對各個地下管線路線上的信息素濃度進行更新；判斷是否停滯，陷入局部最優。
10.根據權利要求8所述的地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，其特征在于，每只螞蟻根據概率選擇路徑，概率由信息素濃度和路徑的吸引力決定，路徑吸引力由預測的地下管網滲漏位置和地下管網示蹤劑擴散的可用性決定；選擇概率Pij的計算公式為；其中Pij為為螞蟻從節點i到節點j的選擇概率，為螞蟻從節點i到節點j的信息素濃度，為螞蟻從節點i到節點j的路徑吸引力，和為調節參數，為螞蟻從節點i到未到達節點k的信息素濃度，為螞蟻從節點i到未到達節點k?的路徑吸引力，allowed為螞蟻即將訪問節點的集合。
...【技術特征摘要】
1.一種地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，包括移動底座、控制裝置、示蹤劑投放裝置、定位裝置、示蹤劑傳感器、攝像頭和外殼；示蹤劑投放裝置設置在移動底座上，移動底座上設有流速傳感器，外殼包覆所述示蹤劑投放裝置，外殼上設有透水孔；定位裝置、示蹤劑傳感器和攝像頭連接至控制裝置，示蹤劑傳感器設置在外殼內側周向，攝像頭設置在外殼外側；示蹤劑投放裝置用于分次投放示蹤劑，示蹤劑投放裝置和移動底座由控制裝置控制。
2.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，所述外殼包括安裝環和若干子殼組件；每一子殼組件包括子殼、第一電機、第一連接桿和第二連接桿，第一電機固定在安裝環上，第一電機輸出端連接第一連接桿一端，第二連接桿兩端分別鉸接第一連接桿另一端和子殼內側；各子殼頂端連接在一起，安裝環安裝在示蹤劑投放裝置上，使各子殼可在第一電機的驅動下向外打開。
3.根據權利要求2所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，每一子殼上設有一示蹤劑傳感器。
4.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，所述示蹤劑投放裝置包括氣罐、電磁閥組件和示蹤劑罐；示蹤劑罐包括罐體、活塞和孔口帽，活塞可滑動的設置在罐體內，孔口帽設置在罐體頂部開口，可向外單向打開；活塞和孔口帽之間設有示蹤劑，罐體在對應活塞下側的側壁上設有通氣孔，電磁閥組件連接氣罐和通氣孔；電磁閥組件由控制裝置控制。
5.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，移動底座外周向也設有示蹤劑傳感器。
6.根據權利要求1所述的地下管網滲漏污染溯源裝置，其特征在于，移動底座上還設有壓力傳感器、溫度傳感器、傾角傳感器和/或污染物傳感器。
7.一種地下管網滲漏污染溯源裝置的使用方法，用于如權利要求1所述的溯源裝置，其特征在于，包括以下步驟：
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