基于相关时延估计算法的地下输水管线漏点定位方法研究

论文摘要

城市供水系统的正常安全运行是该地区得以持续发展的基本要素之一，而地下输水管线漏损现象的频繁出现不但会引发水资源的浪费，也给国民经济造成一定的损失，甚至会威胁到生命财产的安全。因此，开展地下输水管线漏点定位方法的研究，以寻求快速、准确、有效的管线漏点的检测定位方法，对减少水资源的浪费，保证工业的正常生产和居民的正常生活具有重大的社会效益和经济效益。本文以快速傅里叶变换为基础的相关时延估计算法作为理论基础，设计了地下输水管线泄漏定位系统，该系统通过对管道泄漏信号进行采集分析和定位处理，最终能够确定泄漏点的具体位置，有较高的实用价值。文中首先在MATLAB仿真软件中对采集得到的泄漏信号进行了时、频域分析以确定信号频段范围，并对泄漏信号进行了小波阈值消噪和相关时延估计算法的仿真分析。然后以美国TI公司的定点DSP处理器TMS320VC5420为核心芯片对系统进行了设计，包括传感器的选择，放大滤波电路的设计，信号消噪、滤波和定位算法的实现，数据转换模块和结果显示模块的软硬件设计等，并对系统进行了实验测试，定位功能有效，结果准确。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国城市供水系统漏损现状及研究意义
• 1.1.2 国内外管道泄漏检测定位技术的研究现状
• 1.2 本文研究内容
• 2 泄漏信号分析及系统方案研究
• 2.1 泄漏信号的特性分析
• 2.1.1 泄漏信号的产生
• 2.1.2 泄露信号的特性
• 2.1.3 干扰噪声
• 2.2 系统方案研究
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 系统的方案研究
• 2.3 本章小结
• 3 泄漏信号的采集与分析
• 3.1 采集设备的选用
• 3.2 实验平台的建立
• 3.3 采集信号的分析
• 3.4 本章小结
• 4 定位算法研究与仿真
• 4.1 信号消噪处理
• 4.1.1 消噪方法的确定
• 4.1.2 小波消噪理论
• 4.1.3 泄漏信号消噪仿真试验
• 4.2 漏点定位算法
• 4.2.1 时延估计的介绍
• 4.2.2 相关时延估计算法
• 4.3 定位算法仿真分析
• 4.3.1 声速的确定
• 4.3.2 相关时延估计的定位分析
• 4.4 本章小结
• 5 系统的硬件设计
• 5.0 系统的组成
• 5.1 DSP 介绍
• 5.1.1 DSP 芯片选型
• 5.1.2 主要引脚功能介绍
• 5.2 压电传感器的选型
• 5.3 放大模块设计
• 5.4 带通滤波器设计
• 5.5 模数转换模块电路
• 5.6 显示控制模块设计
• 5.7 本章小结
• 6 系统的软件设计及性能测试
• 6.1 开发环境和语言
• 6.2 DSP 初始化设置
• 6.3 模数转换模块软件设计
• 6.4 小波消噪处理
• 6.5 带通滤波预处理
• 6.6 相关时延估计定位处理
• 6.7 显示控制模块软件设计
• 6.8 系统测试及分析
• 6.9 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录Ⅰ 系统硬件电路图
• 附录Ⅱ 部分程序清单
• 作者简历
• 学位论文数据集