地铁隧道内给水管线泄漏监测与定位研究

摘要

针对地铁隧道内管线设备复杂，环境恶劣，给水管线（包括消防、生产、生活给水管线）贯穿地铁隧道全程的实际情况。一旦消防给水管线泄漏，若没有尽快维修，将导致火灾发生时，消防水压和消防流量无法得到保障。同时加速地铁隧道内管线和周围设备的腐蚀，甚至严重的造成信号设备的损坏，产生重大安全隐患。目前对地铁隧道内的给水管线泄漏点位置的检测还停留在依靠人员巡检的阶段，需要耗费大量人力、物力。因此对给水管线泄漏进行监测具有重要意义。 论文在调查给水管线泄漏检测现状的基础上，分析地铁隧道内环境噪声对泄漏信号监测的影响、以及互相关分析法应用于漏点定位的局限性，提出了去除环境噪声的方法和改进的定位方法。基于ZigBee无线通信技术，以音波检漏法为理论依据构建了监测泄漏振动加速度信号的无线传感器网络（WSN），完成包括无线传感器节点、协调器节点的硬件设计、软件设计等工作。选用低功耗的传感器节点各模块，利用Altium Designer9软件设计硬件电路；以Z-stack协议栈为基础，使用IAR Embedded Workbench for80518.30为开发平台，完成节点的软件设计；并基于LabVIEW软件开发了给水管线泄漏监测平台系统。 利用信息技术结合音波检漏技术实现地铁隧道给水管线泄漏的监测，能够减轻工作人员的劳动量，通过上位机监测平台即可确定泄漏事件及漏点位置，利于人员及时报警与维修。本研究对于实际的地铁隧道给水管线泄漏监测具有指导意义。

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1绪论

1.1本课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3地铁综合监控系统现状

1.4论文主要内容

2地铁隧道给水管线泄漏分析

2.1地铁隧道内环境分析

2.2地铁隧道给水管线泄漏原因

2.3地铁隧道给水管线泄漏影响与扩散分析

3隧道给水管线泄漏信号处理分析

3.1给水管线泄漏发声机理与监测原理

3.2泄漏信号特征

3.3泄漏监测数据分析

3.4互相关检漏法及改进

4地铁隧道给水管线泄漏监测系统总体设计

4.1系统设计原理与总体框架

4.2泄漏监测系统设计原则

4.3泄漏监测系统功能需求

4.4 ZigBee无线通信标准

4.5确定设备类型

4.6泄漏检测系统网络拓扑结构

4.7泄漏检测系统组网过程

5泄漏监测系统硬件设计

5.1传感器节点设计

5.2传感器模块ADXL345

5.3无线通信模块CC2530

5.4 SPI通信接口

5.5射频前端CC2592

5.6电池模块

5.7协调器节点设计

5.8模块集成

6泄漏监测系统软件设计

6.1泄漏监测系统软件开发平台

6.2节点软件流程与运行程序

6.3传感器节点软件设计

6.4协调器节点软件设计

6.5泄漏监测节点组网测试

6.6 RSSI值判定传感器节点地理位置

6.7 基于LabVIEW的上位机软件设计

7结论与展望

参考文献

附录

致谢