地铁隧道内给水管线泄漏监测与定位研究

发布时间：2017-07-17 15:35

  本文关键词：地铁隧道内给水管线泄漏监测与定位研究

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【摘要】：针对地铁隧道内管线设备复杂,环境恶劣,给水管线(包括消防、生产、生活给水管线)贯穿地铁隧道全程的实际情况。一旦消防给水管线泄漏,若没有尽快维修,将导致火灾发生时,消防水压和消防流量无法得到保障。同时加速地铁隧道内管线和周围设备的腐蚀,甚至严重的造成信号设备的损坏,产生重大安全隐患。目前对地铁隧道内的给水管线泄漏点位置的检测还停留在依靠人员巡检的阶段,需要耗费大量人力、物力。因此对给水管线泄漏进行监测具有重要意义。论文在调查给水管线泄漏检测现状的基础上,分析地铁隧道内环境噪声对泄漏信号监测的影响、以及互相关分析法应用于漏点定位的局限性,提出了去除环境噪声的方法和改进的定位方法。基于ZigBee无线通信技术,以音波检漏法为理论依据构建了监测泄漏振动加速度信号的无线传感器网络(WSN),完成包括无线传感器节点、协调器节点的硬件设计、软件设计等工作。选用低功耗的传感器节点各模块,利用Altium Designer 9软件设计硬件电路;以Z-stack协议栈为基础,使用IAR Embedded Workbench for 8051 8.30为开发平台,完成节点的软件设计;并基于LabVIEW软件开发了给水管线泄漏监测平台系统。利用信息技术结合音波检漏技术实现地铁隧道给水管线泄漏的监测,能够减轻工作人员的劳动量,通过上位机监测平台即可确定泄漏事件及漏点位置,利于人员及时报警与维修。本研究对于实际的地铁隧道给水管线泄漏监测具有指导意义。
【关键词】：给水管线 无线传感器节点 泄漏信号 监测定位 LabVIEW
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 本课题研究背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 管道泄漏检测方法综述9-12
• 1.2.2 泄漏检测定位方法研究现状12
• 1.2.3 泄漏检测仪器系统研究现状12-13
• 1.3 地铁综合监控系统现状13-14
• 1.4 论文主要内容14-17
• 2 地铁隧道给水管线泄漏分析17-21
• 2.1 地铁隧道内环境分析17-18
• 2.2 地铁隧道给水管线泄漏原因18-19
• 2.3 地铁隧道给水管线泄漏影响与扩散分析19-21
• 3 隧道给水管线泄漏信号处理分析21-29
• 3.1 给水管线泄漏发声机理与监测原理21-22
• 3.2 泄漏信号特征22-24
• 3.2.1 泄露信号频率分析22
• 3.2.2 环境噪声处理22-24
• 3.3 泄漏监测数据分析24-26
• 3.4 互相关检漏法及改进26-29
• 4 地铁隧道给水管线泄漏监测系统总体设计29-38
• 4.1 系统设计原理与总体框架29-30
• 4.2 泄漏监测系统设计原则30-31
• 4.3 泄漏监测系统功能需求31
• 4.4 Zig Bee无线通信标准31-34
• 4.4.1 ZigBee技术32-34
• 4.4.2 Zigbee时间同步机制34
• 4.4.3 节点发射功率34
• 4.5 确定设备类型34-35
• 4.6 泄漏检测系统网络拓扑结构35-36
• 4.7 泄漏检测系统组网过程36-38
• 5 泄漏监测系统硬件设计38-50
• 5.1 传感器节点设计38
• 5.2 传感器模块ADXL34538-42
• 5.3 无线通信模块CC253042-44
• 5.4 SPI通信接口44-45
• 5.5 射频前端CC259245-46
• 5.6 电池模块46-47
• 5.7 协调器节点设计47-48
• 5.8 模块集成48-50
• 6 泄漏监测系统软件设计50-66
• 6.1 泄漏监测系统软件开发平台50-51
• 6.2 节点软件流程与运行程序51-53
• 6.3 传感器节点软件设计53-57
• 6.3.1 ADXL345初始化53-54
• 6.3.2SPI通信串口初始化54-57
• 6.4 协调器节点软件设计57-60
• 6.4.1 UART通信串口配置57-58
• 6.4.2 连接射频前端所需寄存器配置58-59
• 6.4.3 系统时钟初始化配置59-60
• 6.4.4 RSSI寄存器配置60
• 6.5 泄漏监测节点组网测试60
• 6.6 RSSI值判定传感器节点地理位置60-62
• 6.7 基于Lab VIEW的上位机软件设计62-66
• 6.7.1 LabVIEW软件与RS232连接62-63
• 6.7.2 LabVIEW程序流程设计63-64
• 6.7.3 LabVIEW界面显示64-66
• 7 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 附录72-73
• 致谢73

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本文编号：554303