热网关键节点泄漏监测系统的设计与研发

发布时间：2020-11-08 17:06

　　 由于长期使用被腐蚀或者质量不过关的管道以及其自身存在老化的原因,导致地下供热一次管网运行过程中发生泄漏事故。研究表明,供热一次管网的泄漏会引起泄漏点周围温度、电导率以及管道内部压力的波动,管网泄漏状况与这些物理量之间存在着复杂的非线性关系,仅依靠单一物理量的变化很难全面评定管道泄漏状况。针对该问题,本文设计并研发了一套分布于管网现场、能适应恶劣环境的高稳定性、低功耗、高精度的热网关键节点泄漏监测系统,实时获取管网泄漏状态信息。热网关键节点泄漏监测系统主要由现地监测单元及供热一次管网运行状态在线监测系统构成。现地监测单元完成现场数据采集和无线数据传输,包括管道状态参数采集模块、微控制器、通信模块、电源模块等。通过在线获取热力管网的周边环境温度及电导率、管网内部运行压力参数,以RF射频结合GPRS无线通讯的方式将获取所得数据传送至数据监测后台。数据监测后台是基于C#语言开发的供热一次管网运行状态在线监测系统上位机软件,其将接收的各监测单元数据进行显示和存储,并对存储在后端SQL数据库的数据采用长短时记忆神经网络预测;同时,采用基于引力搜索法优化的最小二乘支持向量机算法建立多分类热网关键节点泄漏故障模型,将反映供热管网运行状况的各类状态参数作为训练样本进行训练分类,将预测结果代入分类模型,以评估管网的运行状况,为状态检修鉴定基础。其次,本文针对热网关键节点泄漏检测终端的供电锂电池建立了一阶阻容模型进行模型搭建,将电池电路模型参数[k0,k1,k2,k3,k4,Cp,Rc,Rd]作为扩展卡尔曼滤波算法的模型参数,采用递推最小二乘算法对电池模型参数进行实时更新,以电池内部温度、实时电流和电压为输入,电池SOC作为输出对电池剩余荷电状态进行分析研究。当电池电量过低时,及时上报至远程监测系统,提示工作人员及时更换电池,防止电池电量低导致的漏报和误报问题。设计研制的热网关键节点泄漏监测终端在华能某热电厂井室环境内进行安装调试,并已批量投入使用。现场实验均表明,该系统应用效果较好,满足设计要求,为地下供热一次管网泄漏的在线监测与准确评定奠定了基础。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU995.3
【部分图文】：

绪论目前城市热力管道由 6m 或 12m 的预制管焊接构成，预制管是由钢管、保温层和防保护套管组成，为了实现无开挖情况下的城市供热在线检测，需要对热力管道泄漏点进远程定位分析，常用方法是通过磁温梯度差检测方法来采集地表温度数据和近地磁场布数据[10]。预制管示意图和横截面图如图 1-1 所示。

常用方法是通过磁温梯度差检测方法来采集地表温度数据和近地磁预制管示意图和横截面图如图 1-1 所示。图 1-1 预制管的实物图及截面示意图Fig.1-1 Physical and cross-sectional view of the prefabricated tube泄漏会极大干扰漏点周围的温度场，泄漏区域的温度梯度也会骤变，可通温探头检测到这种变化[11]。

图 2-2 现地监测单元结构示意图Fig.2-2 Structural sketch of on-site monitoring unit能采集单元信号传输单元电导率传感器压力传感器供热介质流向电导率传感器温度传感器图 2-3 现地监测单元安装示意图Fig.2-3 Installation diagram of on-site monitoring unit漏预警及数据监测系统由数据分析系统主机、
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本文编号：2875077