城市燃气管道漏点检测与定位系统研究

论文摘要

城市燃气管道几乎分布于整个城市的地下,一旦泄漏会造成巨大的经济损失及人身伤害,及时地发现泄漏并确定泄漏点的位置成为发生泄漏后的首要问题。对城市燃气管道泄漏的检测属于压力管道泄漏检测范畴,随着管道的建设,泄漏检测技术也得到了不断的发展,目前国内外已提出了多种液体泄漏检测与定位方法,然而对燃气管道泄漏的检测与定位研究得较少。城市燃气管道漏点检测与定位系统的研究与应用,可以及时地发现泄漏并确定泄漏点的位置,降低因燃气泄漏造成的经济损失及人身伤亡,同时对提高城市燃气输送管线的自动化管理水平有着重要意义。信号处理技术、计算机技术、微控制器技术的飞速发展,促进了以软硬件结合为基础的管道泄漏检测方法的发展。本文通过对国内外各种管道泄漏检测技术的研究和分析比较,结合城市燃气管道漏点检测与定位系统的具体工程背景,设计了以负压波原理为基础的检测系统总体方案。本文对泄漏检测系统中传感器及信号采集系统进行了深入研究,设计了以单片机为控制核心的采集传输硬件系统。在信号处理方面采用了NI公司的虚拟仪器技术设计了上位机软件,对负压波信号进行波形实时显示、数字滤波、相关运算定位、波形存储回放等操作。通过输气管道的泄漏模拟实验,下位机硬件采集系统可以有效地检测出泄漏时产生的负压波信号,并对信号采样后进行数字化传输。上位机系统可以对压力变化绘制出实时的波形曲线,进行两路信号的相关运算,从而对泄漏进行检测和定位。结果表明应用负压波原理及方法对充气管道泄漏进行检测定位具有施工简便、灵敏度高、反应速度快等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 城市燃气管道的发展状况及存在问题
• 1.2 国内外管道泄漏检测技术发展
• 1.3 课题的研究内容和主要工作
• 第二章 管道泄漏检测与漏点定位原理及方法
• 2.1 各种检测方法的比较
• 2.1.1 直接检测法介绍及评价
• 2.1.2 间接检测法介绍及评价
• 2.2 负压波泄漏检测与定位原理
• 2.3 相关算法在管道泄漏定位中的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 检测系统的总体设计思想
• 3.1 检测系统的总体结构
• 3.2 下位机系统应完成的任务
• 3.3 上位机系统应完成的任务
• 3.4 本章小结
• 第四章 上位机软件系统设计
• 4.1 虚拟仪器及LabVIEW技术
• 4.1.1 虚拟仪器概述
• 4.1.2 虚拟仪器LabVIEW开发环境
• 4.2 上位机软件各模块设计
• 4.2.1 下位机通信模块
• 4.2.2 双通道相关定位模块
• 4.2.3 单通道时频域分析模块
• 4.2.4 检测结果存储回放模块
• 4.3 利用队列操作提高上位机运行效率
• 4.4 本章小结
• 第五章 用计算机声卡验证系统方案
• 5.1 使用声卡验证的总体方案
• 5.2 对双通道声卡的基本操作
• 5.3 实验系统搭建及系统参数设置
• 5.4 实验结果
• 5.5 实验结论
• 5.6 利用声卡代替下位机的不足
• 5.7 本章小结
• 第六章 下位机硬件系统设计
• 6.1 下位机系统总体结构
• 6.2 传感器及前置放大器的选择
• 6.3 模拟滤波电路设计
• 6.4 AD转换电路设计
• 6.5 AVR单片机应用电路及程序设计
• 6.5.1 ATmega128单片机介绍
• 6.5.2 单片机应用系统的构成
• 6.5.3 AVR集成开发环境应用
• 6.5.4 单片机对下位机的整体控制及程序
• 6.6 数据传输电路的设计
• 6.7 电源部分电路设计
• 6.8 下位机设计中应注意的问题
• 6.8.1 硬件电路中的抗干扰问题
• 6.8.2 在PCB布线中应注意的问题
• 6.9 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录A 上位机系统用户操作界面
• 附录B 下位机总体电路图
• 附录C 下位机系统单片机程序
• 在学研究成果
• 致谢