管道泄漏检测与定位的应用研究

论文摘要

城市地下自来水管道漏水问题,至今仍是许多供水单位和用水大户的严重问题。我国供水企业检漏设备、技术落后,寻求一种经济有效的检漏方法是供水企业梦寐以求的事。在国外,借助声信号相关分析技术来检测管道中的泄漏点已获得迅速发展。目前,在一些发达国家已经广泛地采用这类声学检测设备作例行的漏点检测工作,并取得了很好的成果。本文综合了有关文献的理论分析,采用虚拟仪器技术设计了一套基于相关分析技术的自来水管道泄漏检测及定位系统,并对其软、硬件方案进行了设计。随着计算机处理能力的飞速发展,利用软件和虚拟仪器技术,结合现有的管道泄漏检测定位方法,能有效的提高泄漏检测定位的精度和可靠性,同时具有更好的适应性。本文应用美国国家仪器公司的虚拟仪器软件平台LabVIEW为主要开发工具,进行泄漏声信号的数据采集与时、频域分析,最终完成泄漏点的精确定位。并利用LabVIEW的强大的外部接口能力,在软件中调用了MATLAB等常用的信号处理工具,对泄漏信号作了小波变换等消除噪声的措施。本文还分析讨论了几种典型的应用环境下时延估计的原理,给出了在设计检漏系统和实际检测时,对时延估计方法进行了选择和综合的一般原则。并进行了大量的实验,验证了系统的可行性,准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出和研究意义
• 1.2 管道泄漏检测技术国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 管道泄漏检测应满足的要求
• 1.2.2 基于信号处理的方法
• 1.2.3 基于模型估计的方法
• 1.2.4 基于知识的方法
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 管道泄漏检测的理论研究
• 2.1 泄漏声信号的产生与传播
• 2.2 相关检漏的理论依据
• 2.3 时延估计
• 2.3.1 时延估计的基本概念
• 2.3.2 时延估计的方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 泄漏信号的处理
• 3.1 功率谱
• 3.2 泄漏信号的去噪处理
• 3.2.1 数字滤波器
• 3.2.2 小波去噪
• 3.3 利用时延估计检测泄漏的要点
• 3.3.1 由时延参数确定漏点
• 3.3.2 时延估计方法的选择
• 3.4 基于相关分析的时延估计方法（广义相关法）
• 3.4.1 不相关噪声中的时延估计
• 3.4.2 相关噪声中的时延估计
• 3.5 估计方法的综合
• 3.6 本章小结
• 第4章 泄漏点定位系统的设计
• 4.1 泄漏点定位系统的总体构成
• 4.2 系统硬件的选择
• 4.3 系统的软件设计
• 4.3.1 虚拟仪器的特性
• 4.3.2 虚拟仪器的系统构成
• 4.3.3 虚拟仪器的软件基础
• 4.3.4 虚拟仪器图形软件开发平台LabVIEW
• 4.4 定位系统的软件设计
• 4.4.1 定位系统设计的整体思想
• 4.4.2 检漏系统的主要功能模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 性能测试与结果分析
• 5.1 传感器标定
• 5.2 声速测量
• 5.3 泄漏信号的主要频带
• 5.4 数据去噪处理
• 5.4.1 数据滤波
• 5.4.2 小波去噪
• 5.5 泄漏点定位
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢