管道泄漏次声检测系统的硬件平台设计与开发

发布时间：2020-05-12 15:18

【摘要】：近年来计算机科学、传感器技术以及无线通讯技术迅猛发展,促使油气管线检测技术朝着智能检测的方向发展。作为五大运输方式之一的管道运输,随着在役年限增长,管道逐渐出现侵蚀、老化现象,甚至有不法分子进行管道打孔,偷油盗油行为,从而导致管道泄漏。一旦管道发生泄漏,不仅造成严重的经济损失,也给当地的环境造成极大的危害。虽然现在也有许多新技术来解决这个问题,但是复杂度和成本问题始终是一大障碍,限制了其大范围推广和应用。因此,迫切需要一种简单高效的在线检测设备,确保当管道参数异常或者发生泄漏时,能够迅速将管道异常状态传送到监控中心。1.本文简单介绍了当油气管线发生泄漏时由于泄漏激发出震动和声波信号,并针对该声波信号采用小波去噪和软阈值处理的方法对原始信号进行降噪处理,将噪声滤除后可以凸显泄漏声波信号的特性,方便后期相关分析和泄漏定位;2.针对传统的WSN网络模型在埋地管道中的不适用性,提出使用WUSN网络模型实现长输线管道的远程智能检测,通过仿真实验验证该方法的可行性,并对一段管道上的电磁感应无线传输提出具体传输策略;3.埋地传感器网络检测系统分为三级设计,包含硬件检测平台设计及基于该平台的泄漏检测嵌入式系统开发,其中采集节点采用意法半导体公司Cortex内核微处理器,结合高精仪表用放大器模块、无线数据传输模块、GPS授时定位模块和存储设备完成远程管道参数采集,中间节点采用射频模块来接收采集节点数据并经过简单处理后打包传送到服务器端,服务器端对数据统筹解析,实现数据显示和异常警报。本文最后对所设计的分布式检测系统进行测试优化,主要包括测量节点的采集传输和数据简单处理,并完成分布式无线传感网络各模块的分步调试及三级系统的通路调试验证。调试结果表明该分布式无线传感器网络可以用于长输线管道的远程检测,基本达到设计的预期目的。
【图文】：

所以此处采用小波去噪的方法进行去噪处理。逡逑本文最终采取八阶ｄＢ６小波对管道泄漏信号进行去噪处理，，在仿真实验中去噪逡逑效果如下图２．邋２所示。从去噪结果可以看到，小波去噪对于原始信号的处理有一定逡逑作用。原始信号中夹杂的大部分噪声信号被有效去除，再加上软阈值处理之后，泄漏逡逑突变信号能够比较明显地凸显出来，这为后续信号互相关分析及泄漏定位算法提供有逡逑效信号。逡逑，２］逦卿，撕ｓ邋１逦邋Ｕ，逦丨娜—逦逡逑１０邋ｒ逦１０逡逑８邋卜逦－逦ａＬ逡逑６．逦６逡逑Ｓ邋：逦Ｓ逡逑２邋ｔ邋－逦－逦名邋４逦■逡逑ａ逦ａ逡逑＜邋２逦＼逦＜２逡逑？２１逦」逦．２邋？逡逑■Ａ邋ｐ逦－逦－４逡逑ｊ邋，邋，邋

Ｔｉｍｅ（ｓＪ逦Ｔｉｆｎｅ（ｓ）逡逑图２．１管道两端采集到原始泄漏信号逡逑如上图所示，有效的泄漏信号被淹没在大量的噪声信号中，要对其进行分析处理，逡逑是一件非常困难的事情。考虑到非平稳泄漏信号的低频声波信号，采用传统傅里叶变逡逑换己无法满足需求，而小波变化能够完整地表现信号的特性，且在低频段有更高更好逡逑的分辨率，所以此处采用小波去噪的方法进行去噪处理。逡逑本文最终采取八阶ｄＢ６小波对管道泄漏信号进行去噪处理，在仿真实验中去噪逡逑效果如下图２．邋２所示。从去噪结果可以看到，小波去噪对于原始信号的处理有一定逡逑作用。原始信号中夹杂的大部分噪声信号被有效去除，再加上软阈值处理之后，泄漏逡逑突变信号能够比较明显地凸显出来
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973.6

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本文编号：2660418