基于DSP技术的数字漏水检测系统的设计与实现

摘要

给水管网的泄漏浪费了大量的水资源，这不仅造成资源浪费和经济损失，而且也带来了一些次生灾害。因此，有必要加强管网漏水检测，通过采用新技术和新设备来对漏点进行及时准确定位以降低系统管网漏损率。对漏水声音信号的采集分析是漏水探测比较有效的方法，本课题研究了漏水声音信号的采集放大以及数字滤波的实现方法，着重阐述了如何使用DSP技术对漏水声音信号进行数字化处理，进而实现一种基于DSP的数字式漏水探测系统。
　　 本文首先阐述了漏水声音信号的成因，并对它的特点进行深入分析，进而提出以DSP为系统核心来设计漏水探测系统，并论述它的工作原理和实现方法。进一步描述了系统各个硬件模块的设计，在硬件平台上选用DSP和MCU双引擎的dsPIC30F6014作为处理芯片进行硬件电路设计，根据系统的需求任务来设计外围电路，主要包括电源电路、时钟电路、A/D音频数据采集电路、LCD显示输出电路和音频编解码模块电路等。最后完成DSP的数字式漏水探测系统硬件电路设计。
　　 在软件编程方面，文中详细的阐述快速傅立叶变换(FFT)的算法和数字滤波器的设计，同时将其嵌入到DSP芯片中对漏水声音信号进行数字化处理。DSP的数字式漏水探测系统的主体程序采用基于图形的SIMULNIK环境设计建立处理模型，利用SIMULNIK来开发产品比直接在MPLABIDE中编程方便快捷了很多，能够提高效率，缩短开发周期。先通过SIMULNIK平台进行仿真验证，之后再使用DSP工具箱来将设计模型转换生成C30源文件，在MPLABIDE中编译、调试后生成目标文件下载到目标板中完成系统设计。
　　 最后，该数字式漏水探测系统经过软硬件的设计与实现，满足对漏水管道的准确定位的设计要求，实现了设计的目标。本课题在现有的技术和理论的前提下，将主要精力集中于具体应用的研究与开发，并取得了一定的成果。该课题的完成，为测漏检测领域提供了理论技术基础，具有广泛的实际应用价值。