基于物联网的管道远程泄漏检测系统设计

发布时间：2017-08-05 23:05

  本文关键词：基于物联网的管道远程泄漏检测系统设计

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【摘要】：石油,是当今世界非常重要的能源之一,其主要的运输方式为管道运输。由于自然和人为的因素经常会导致油料在管道运输途中的损耗,这些损耗给国家与企业造成了巨大的经济损失,并给人们的生活环境带来了严重的污染。因此,输油管道的泄漏检测技术在国内外的石油运输研究中是一个热点。本文通过对现有的管道泄漏检测技术的研究分析,结合实际的科研项目,提出了新的泄漏检测方法：基于物联网技术的管道远程泄漏检测法。本文将从以下几点着手进行研究。 首先,本文介绍了国内外现有的泄漏检测方法以及主要应用的相关技术,针对这些现有检测方法存在的虚警、漏警、漏点定位精度等问题提出了解决该类问题的新方法,并设计出了一套基于物联网的管道远程泄漏检测系统。接着,对该系统的具体泄漏检测方法进行分析,并详细介绍了负压波多压力传感器泄漏检测的工作原理与判别模式,定位关键技术等。 其次,利用专业管道仿真软件OLGA和PVTSIM相结合进行管道泄漏仿真系统的搭建。利用该仿真系统对管道进行模拟泄漏故障的试验与负压波到达测试点顺序的试验。对试验得到的相应数据与理论数据进行比较,据此得出泄漏定位误差的大小,以及负压波到达测试点的先后顺序准确度。通过分析仿真结果论证该检测方法的可行性与准确性,为搭建硬件平台做出理论依据。 再次,设计出由ATmegal6L为控制器结合相应外围控制电路构成前端节点控制板块,对该节点控制板块各硬件电路与软件进行具体分析设计。并详述FSK载波通信方式的工作模式与原理。设计出以服务器为核心的监控中心板块,并且搭建出基于节点控制板块的管道远程泄漏检测系统。
【关键词】：负压波 多压力传感器 泄漏定位 通信技术 物联网技术
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE973.6;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 概述8-18
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 泄漏检测方法与定位技术介绍10-11
• 1.2.2 国外研究现状11-12
• 1.2.3 国内研究现状12-14
• 1.3 物联网技术14-16
• 1.3.1 物联网定义14
• 1.3.2 物联网结构14-15
• 1.3.3 物联网关键技术15-16
• 1.4 主要研究内容及结构安排16-17
• 1.4.1 主要研究内容16
• 1.4.2 结构安排16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 现有管道泄漏检测方法的研究18-28
• 2.1 泄漏检测方法种类18-21
• 2.1.1 基于信号处理的方法18-19
• 2.1.2 基于知识的方法19-20
• 2.1.3 基于模型估计的方法20-21
• 2.2 主要应用技术21-24
• 2.2.1 传感器技术21
• 2.2.2 隔离与放大技术21-22
• 2.2.3 通信技术22
• 2.2.4 信号处理技术22-23
• 2.2.5 程监控技术23
• 2.2.6 物联网技术23-24
• 2.3 单压力传感器管道检测法24-26
• 2.3.1 负压波定义24
• 2.3.2 检测与定位原理24-25
• 2.3.3 存在问题25-26
• 2.4 双压力传感器管道检测法26-27
• 2.4.1 检测与定位原理26-27
• 2.4.2 存在问题27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 管道泄漏检测新方法的研究28-56
• 3.1 管道检测新方法的设计28-40
• 3.1.1 多压力传感器工作原理28-29
• 3.1.2 判别模式设计29-31
• 3.1.3 定位技术31
• 3.1.4 定位的关键问题31-36
• 3.1.5 数据处理36-40
• 3.1.6 比较分析40
• 3.2 建立数学模型40-44
• 3.2.1 输油管道的瞬态模型40-42
• 3.2.2 管道泄漏的模型42-43
• 3.2.3 管道泄漏定位的模型43-44
• 3.3 仿真分析44-51
• 3.3.1 软件简介44-45
• 3.3.2 仿真实验45-48
• 3.3.3 负压波到达测试点顺序的仿真验证48-50
• 3.3.4 检测点压力变化仿真验证50-51
• 3.3.5 结果分析51
• 3.4 系统分析法51-55
• 3.4.1 系统分析法介绍51-52
• 3.4.2 系统分析法的工作原理52
• 3.4.3 基于物联网技术的系统52-54
• 3.4.4 物联网技术的优越性54
• 3.4.5 系统构成54-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第4章 节点控制板块软硬件的设计56-84
• 4.1 主要模块的选择56-60
• 4.1.1 系统控制方案选择56
• 4.1.2 通信方式的选择56-58
• 4.1.3 控制器的选择58
• 4.1.4 传感器的选择58-60
• 4.2 节点控制板块硬件设计60-70
• 4.2.1 控制器模块60-61
• 4.2.2 数据采集模块61-63
• 4.2.3 通信模块63-67
• 4.2.4 电源模块67-68
• 4.2.5 时钟与存储记忆模块68-69
• 4.2.6 声光报警模块69
• 4.2.7 GPS时间同步模块69-70
• 4.3 节点控制板块软件设计70-77
• 4.3.1 工作流程70-71
• 4.3.2 主程序单元71-72
• 4.3.3 数据采集单元72-73
• 4.3.4 时钟存储单元73
• 4.3.5 FSK载波传输单元73-75
• 4.3.6 泄漏报警单元75-77
• 4.4 节点控制板块的总体设计77-83
• 4.4.1 控制器模块77-79
• 4.4.2 数据处理模块79-82
• 4.4.3 数据采集模块82-83
• 4.5 本章小结83-84
• 第5章 监控中心与系统总体的设计84-94
• 5.1 监控中心设计84-90
• 5.1.1 数据库服务器84-87
• 5.1.2 通信协议87-88
• 5.1.3 实时监控88-89
• 5.1.4 工作流程89-90
• 5.2 系统总体设计90-93
• 5.2.1 检测系统结构90-91
• 5.2.2 检测系统工作原理91-92
• 5.2.3 系统数据传输92-93
• 5.3 本章小结93-94
• 第6章 总结与展望94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-101
• 附录101-108
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果108

【参考文献】

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本文编号：627307