基于信号处理的水管泄漏检测与定位方法的研究

发布时间：2017-08-05 03:16

  本文关键词：基于信号处理的水管泄漏检测与定位方法的研究

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【摘要】：管道运输是继铁路运输、公路运输、航空运输、水路运输之后的第五大交通运输工具,确保管道的安全运行正逐渐受到人们越来越多的关注。我国城市的供水管道漏损率为16%左右,而发达国家漏损率在9%以下,差距非常明显。近几年来,供水管道因为目中原因发生泄露的频率越来愈多,不仅浪费了大量水资源,还造成了巨大的经济损失。所以,我们有必要对供水管道进行泄漏检测与定位。本文以学校的实际供水管道为研究对象,设计了一套完整的供水管道检测与定位系统。本文的主要内容包括：首先叙述了管道泄漏的危害及其检测的意义,然后对管道泄漏检测方面的研究现状进行了学习和总结。通过对负压波信号的产生机理与传播模式的研究,确定了管道泄漏的检测方法。以上海应用技术学院的供水管网为研究对象,建立学校管网的网络拓扑模型,确定可检测管道与相关分析法。其次,对泄漏检测系统进行了详细的设计。首先基于LabVIEW设计了泄漏信号的采集系统并对相关程序进行了编写。综合各方面因素,本文最终选择了压电式加速度传感器采集信号,然后是放大电路与滤波电路的设计,依次完成对信号的传感器采集信号的放大和滤波；接着进行A/D转换电路的设计,将采集到的模拟信号以数字信号的形式输出；根据负压波信号的特性设置合适的采样频率,并对各个模块进行程序的编写控制其运行,完成信号的采集与处理。最后,进行信号处理与泄漏定位系统的设计并进行相关的实验。利用LabVIEW编写程序进行泄漏信号的处理。首先提取存储的泄漏信号,对其进行滤波处理与小波去噪处理,然后进行相关性分析,通过数据计算确定相关性数据。通过文中的算法,根据相关性数据确定泄漏点的位置。并做了实验验证,将实际位置与系统确定的位置进行比较,计算误差,确定了该系统的可行性。最后得出结论,本文设计的泄漏检测定位系统可用。
【关键词】：泄漏检测 信号采集 信号处理 相关分析法 虚拟仪器LabVIEW
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.61;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文研究背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究目的及意义11-12
• 1.2 课题研究现状12-14
• 1.2.1 国外管道泄漏检测研究现状12
• 1.2.2 国内管道泄漏检测研究现状12-13
• 1.2.3 管道检测技术的研究现状13-14
• 1.3 论文主要研究内容与创新点14-16
• 1.3.1 论文的研究内容14-15
• 1.3.2 论文的创新点15-16
• 第2章 地下供水管网拓扑网络结构的建立16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 供水管网模型简化方法16-17
• 2.3 管网模型要素17-18
• 2.3.1 节点属性17
• 2.3.2 管段及其属性17-18
• 2.4 上海应用技术学院地下供水管网建立18-22
• 第3章 供水管道泄漏定位系统的定位原理研究22-31
• 3.1 上海应用技术学院供水管道泄漏负压波信号的特征分析22-25
• 3.1.1 管道泄漏的类型22
• 3.1.2 管道负压波产生机理22-23
• 3.1.3 负压波传播规律23-24
• 3.1.4 管道泄漏负压波模型建立24-25
• 3.2 上海应用技术学院供水管道泄漏定位原理研究25-29
• 3.2.1 基于相关分析法定位原理研究25-27
• 3.2.2 自适应Kalman滤波器在管道泄漏检测定位中的研究27-29
• 3.3 信号的小波去噪处理29-30
• 3.3.1 小波变换基本概念29
• 3.3.2 小波消噪在检漏中的应用29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 供水管道信号采集系统设计31-44
• 4.1 系统的硬件设计31-32
• 4.2 传感器选型及工作原理32-35
• 4.2.1 传感器选型32
• 4.2.2 压电式加速度传感器工作原理32-35
• 4.3 电荷放大器设计35-37
• 4.4 滤波器的设计37-39
• 4.5 A/D转换电路设计39-40
• 4.6 采集系统的软件设计40-43
• 4.6.1 系统的初始化模块41-42
• 4.6.2 数据采集程序设计42
• 4.6.3 串口通讯程序设计42-43
• 4.7 本章总结43-44
• 第5章 基于LABVIEW的信号处理系统设计44-55
• 5.1 虚拟仪器LABVIEW的概述44-45
• 5.2 基于LABVIEW的软件总体设计45-47
• 5.3 系统软件设计的实现47-53
• 5.3.1 数据采集模块的设计47-48
• 5.3.2 信号处理与分析设计48-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士期间公开发表的论文60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 黄文,毛汉领,包家福,龙芋宏;互相关分析在水管泄漏检测中的应用[J];广西民族学院学报(自然科学版);2001年04期

2 周焊荣;;关于对基于图论的网络结构分析[J];佳木斯教育学院学报;2012年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 龙芋宏;供水管网检漏系统的基础研究[D];广西大学;2001年

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本文编号：622952