Improved Estimation of Leak Location of Pipelines Using Frequency Band Variation

스마트워터그리드 시스템의 지하 상수도 배관 관리에 있어서 누수는 중요한 요소인데, 특히 그 배관이 낡았고 인구가 많은 도시의 포장도로나 다양한 건축물의 아래에 매설된 경우이다. 이러한 누수지점의 정확한 탐지는 이들 배관의 효율적인 운용을 위해 필수적이기 때문에, 주파수 대역 변화, 창 필터 그리고 확률에 바탕한 새로운 누수지점 탐지 방법론을 본 논문을 통해 제안한다. 정확한 누수지점의 추정은 누수음에 의한 센서 신호간의 시간 지연 추정의 정확성에 따라 결정된다는 것이 알려져 있기 때문에 중요한 주파수에 가중치를 부여하는 몇 가지의 창 함수들이 개선된 상호상관함수를 계산하기 위해 적용되었다. 실제 주철로 제작된 길이 253.9 m의 지하매설 상수도 배관에 대해 새로운 방법론을 적용한 실험결과는 향상된 누수지점 탐지 성능을 보여 주었다. Leakage is an important factor to be considered for the management of underground water supply pipelines in a smart water grid system, especially if the pipelines are aged and buried under the pavement or various structures of a highly populated city. Because the exact detection of the location of such leaks in pipelines is essential for their efficient operation, a new methodology for leak location detection based on frequency band variation, windowing filters, and probability is proposed in this paper. Because the exact detection of the leak location depends on the precision of estimation of time delay between sensor signals due to leak noise, some window functions that offer weightings at significant frequencies are applied for calculating the improved cross-correlation function. Experimental results obtained by applying this methodology to an actual buried water supply pipeline, ~ 253.9 m long and made of cast iron, revealed that the approach of frequency band variation with those windows and probability offers better performance for leak location detection.