热网泄漏故障远程诊断系统设计

摘要

近几年供热管道泄漏事故频发,其原因大都是缺乏故障诊断系统而不能及时定位故障点,延误了最佳抢修时间,导致故障影响的进一步扩大,给维修工作带来更大难度。本论文以供热管道一次网发生泄漏故障为背景,为解决当前故障诊断滞后的问题而设计了一个热网泄漏故障的远程诊断系统。
　　本文结合我国实际供热情况,选用负压波法来对供热管道进行泄漏故障诊断。根据故障诊断的需要和热力站的实际工况,选用嵌入式芯片STM32完成了热力站本地控制器的软硬件设计,采用GPS授时来实现各站点控制器的时钟同步,而采集的数据带上时标可避免数据传输延迟造成的时间误差,组网方式上考虑到站点分散,选用了GPRS和Internet组网,各站点通过工业级的DTU实现数据远程传输。远程故障诊断系统是基于MFC对话框的应用程序,通过Socket实现与各站点的通信,当各站点判断为超限时主动给远程故障诊断中心发送相关数据信息,故障中心接收信息并正确解析后调用封装着小波算法的MATLAB动态库,对采集的压力信号进行去噪处理,选用db4小波通过多尺度对其细节信号进行分析,寻找小波变换模极大值即信号奇异点的位置,其后通过压力数据时间戳和采样频率求出站点采集负压波的时间点和两站点间的时间差,由负压波泄漏定位公式求出泄漏点位置。
　　实验验证,针对4km的管道模拟某点发生泄漏,此系统只需要十几秒钟就可诊断出故障信息并定位泄漏点,使得故障诊断的实时性得到明显改善。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外管道泄漏故障诊断的现状

1.3 管道泄漏故障诊断定位方法简介

1.4 本文的主要研究内容

2 热网泄漏故障诊断系统构成及原理介绍

2.1 泄漏故障诊断系统构成

2.2 基于负压波的泄漏定位原理

2.3 负压波波速的影响

2.4 时间差的确定

2.5 信号处理分析

3 漏故障诊断系统的硬件设计

3.1 硬件系统设计

3.2 CPU处理单元

3.3 AD采集模块

3.4 无线传输模块

3.5 GPS模块

3.6 其他模块介绍

4 泄漏故障诊断系统的软件设计

4.1 热力站控制器软件总体设计

4.2 热力站控制器各模块的软件流程图

4.3 远程通信协议设计

4.4 远程故障中心软件总体设计

4.5 远程故障中心的通信管理

4.6 远程故障中心的故障分析

5 系统测试

5.1 时钟同步测试

5.2 数据传输测试

5.3 小波分析确定负压波信息奇异点

5.4 远程故障中心的信息管理

5.5 系统故障定位模块

结论

参考文献

附录A 原理图

在学研究成果

致谢