城市供水管网泄漏检测系统的研究

论文摘要

世界各国都非常重视自来水漏损控制工作,将漏损量的大小作为衡量自来水管网技术和运行状况的一个重要指标。漏损控制是所有供水企业面临的共同课题。我国供水企业检漏设备落后,尽管十多年来检漏技术取得了不少成绩,但由于效果不理想或投资很大,应用较少。寻求一种经济有效的检漏方法是供水企业梦寐以求的事。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,采用声波检测方法应用于供水管道泄漏检测。介绍了供水管道泄漏信号的基本特征和声波泄漏检测方法的基本原理。针对泄漏信号的特征和泄漏检测系统对其性能指标的要求,提出实用有效的泄漏检测信号处理方法。研究了基于信号互相关分析原理的供水管道泄漏检测定位技术及其系统组成,重点分析了影响系统时延估计精度的主要因素,并根据测量现场环境噪声复杂多变的特点,采用可程控滤波和程控放大增益的信号调理电路,提高采集信号的信噪比,以提高软件分析的时延估计精度。对信号提取电路、模拟信号滤波电路和A/D转换电路等硬件电路的设计原理和设计方法进行了详细的阐述。硬件系统以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心,由于DSP芯片的信号处理速度快,就确保了本系统高的测量精度。硬件包括信号接收与放大,数据采集、存储、显示和DSP处理器系统。数据采集器实现了管道泄漏声波信号的有效识别、采集和传输。上位机系统使用LabVIEW软件实现了数据通信、声波泄漏信号的数字信号处理和界面显示。最后通过对管道泄漏的实际实验数据和检测的波形,验证了声波检测方法应用于供水管道泄漏检测的可行性以及本检测系统的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 管道泄漏检测技术的国内外研究现状
• 1.2.1 管道内检漏法
• 1.2.2 管道外检漏法
• 1.3 论文的目的和主要内容
• 第二章 供水管道声波检漏原理及定位方法
• 2.1 供水管道泄漏声波检测原理
• 2.1.1 供水管道泄漏声波的产生及其特点
• 2.1.2 声波泄漏检测的原理
• 2.2 供水管道声波泄漏检测定位方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 供水检漏系统总体设计及硬件实现
• 3.1 供水管道泄漏检测系统总体设计
• 3.2 检测系统泄漏信号数据采集器的设计
• 3.2.1 供水泄漏信号探测传感器的选择和工艺设计
• 3.2.2 泄漏信号数据采集器前置放大器的设计
• 3.2.3 泄漏信号数据采集器模拟滤波器的设计
• 3.2.4 泄漏信号数据采集器模数转换电路的设计
• 3.2.5 泄漏信号数据采集器数据存储和传输电路的设计
• 3.2.6 泄漏信号数据采集器定时器电路的设计
• 3.2.7 泄漏信号数据采集器控制器的电路设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 供水管道检漏系统的软件设计及实现
• 4.1 泄漏信号数据采集器相关软件的设计
• 4.1.1 TMS320LF2407A的软件开发环境简介
• 4.1.2 泄漏信号数据采集器相关软件的设计
• 4.2 供水管道泄漏检测系统的上位机软件设计
• 4.2.1 上位机信号处理软件的开发工具介绍
• 4.2.2 系统上位机信号处理软件的总体设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 供水检漏系统的制作调试和分析
• 5.1 泄漏检测采集器的制作调试
• 5.2 供水管道泄漏检测系统整体调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A 数据采集器电路原理图
• 在学研究成果
• 致谢