基于次声波的煤气管道泄漏监测系统研究

论文摘要

管道运输业因其具有运量大、投资省、损耗低、运输连续性、管理自动化等优点,与公路、铁路、水运、航空并称为五大运输行业。作为现代社会不可缺少的组成部分,煤气管道运输在走进千家万户时,却同时带来了不可预知的危险。随着煤气管道老化和人为因素等原因,煤气管道泄漏事故时有发生,造成了非常巨大的社会危害,因此煤气管道泄漏监测系统的研发已成为当今社会的热点。由于现阶段各种煤气管道泄漏监测方法皆存在不足,不能实时、准确、有效的对煤气管道进行监测,所以本文在对以前各种文献资料的研究分析后,研究了一种新的煤气管道泄漏监测系统。其主要工作如下:首先介绍了现今煤气管道业的发展概况以及现有的各种管道泄漏监测方式,并分析了实时监测定位的基本原理,讨论了次声波在管道中的波速公式。其次通过实时监测的基本定位原理分析,研究了相关分析算法和迭代算法对于管道泄漏情况的判断,接着着重介绍了小波分析算法在实时监测泄漏定位中的应用,再通过仿真验证了三种算法对于泄漏定位的效果。再次,根据城市管网结构,进行了城市煤气管网监测平台的搭建。监测系统采用加入辅助传感器的方式来提高次声波信号的采集精确性,并通过GPS时序模块进行数据传输和时间校正。最后对整个系统进行了模拟仿真。在MATLAB软件平台上,对通过ANSYS软件模拟的原始管道信号进行算法处理,仿真结果表明此系统方案在泄漏监测和定位的准确度方面都有所提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 煤气管道运输业概述
• 1.1.1 发展现状
• 1.1.2 安全性问题
• 1.2 管道泄漏监测研究现状
• 1.3 论文主要内容及安排
• 第二章 次声波理论与定位原理
• 2.1 次声波监测原理
• 2.1.1 煤气管道次声波的产生
• 2.1.2 次声波泄漏定位原理
• 2.2 次声波定位波速估算
• 2.2.1 次声波管道模型分析
• 2.2.2 次声波波速参数分析
• 2.2.3 次声波波速修正公式
• 2.3 次声波定位时间精确
• 2.4 本章小结
• 第三章 泄漏与定位算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 相关分析算法用于泄漏判断
• 3.2.1 相关分析理论
• 3.2.2 相关分析仿真实验
• 3.3 基于泄漏定位的迭代算法
• 3.3.1 迭代算法理论
• 3.3.2 迭代算法实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 小波去噪与仿真实验
• 4.1 小波分析理论
• 4.1.1 小波的理论来源
• 4.1.2 连续小波变换
• 4.1.3 离散小波变换
• 4.1.4 多分辨率分析及Mallat 算法
• 4.2 小波去噪与仿真实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 煤气管道泄漏监测系统设计
• 5.1 监测系统所涉及平台
• 5.2 监测系统总体设计
• 5.2.1 城市管网结构
• 5.2.2 次声波监测装置
• 5.2.3 传感器安装方式
• 5.3 监测系统仿真实验
• 5.4 监测系统综合讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果