基于虚拟仪器的输油管道泄漏检测与定位技术及其系统研究

摘要

输油管道运输在国民经济中的地位越来越重要。由于不可避免的老化，腐蚀以及打孔盗油等原因，管道泄漏时有发生，严重干扰了正常生产，造成了巨大的经济损失和环境污染，因此，管道泄漏检测与定位已成为重要的研究课题。现已有多种管道泄漏检测和定位方法，但他们在检测灵敏度和定位精度等方面存在一定的局限。所以，研究和开发一套有效的输油管道泄漏检测与定位系统，对于输油管道的安全运行，及环境保护，减少企业经济损失具有重要的意义。 本论文在深入研究小波变换理论和小波奇异性理论的基础上，通过分析输油管道发生泄漏时负压波的特点，提出了一种管道泄漏检测与定位中小波基函数的选取方法；运用虚拟仪器技术，给出了长输油管道泄漏检测与定位系统的集成方法和实现方法；结合负压波信号特征，研制了专用的信号调理模块；基于GPS和多线程技术，实现了负压波信号的异地同步采集；在此基础上，将系统应用于某输油管道的泄漏检测与定位，并通过实验验证了系统的有效性。 实验结果表明，基于虚拟仪器的长输油管道泄漏检测与定位系统可以很好的实现对管道泄漏的实时检测和定位，有力的保障了管道的安全运行。所提出的管道泄漏定位中小波基函数选取方法和基于多线程比较的异地同步采集方法，为目前管道泄漏检测与定位提供了一种有效的方法。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2管道泄漏检测与定位系统的要求

1.3管道泄漏检测与定位的方法

1.3.1基于信号的管道泄漏检测方法

1.3.2基于模型的管道泄漏检测方法

1.3.3基于人工智能的管道泄漏检测方法

1.4管道泄漏检测与定位系统的现状

1.4.1借助SCADA系统信息的管道泄漏检测与定位系统

1.4.2基于嵌入式数据采集的管道泄漏检测与定位系统

1.4.3基于虚拟仪器的管道泄漏检测与定位系统

1.5课题的研究意义和主要研究内容

1.5.1课题的研究意义

1.5.2课题的主要研究内容

第二章基于小波变换的负压波法管道泄漏定位研究

2.1引言

2.2负压波定位关键技术

2.3小波基函数选取方法研究

2.3.1小波变换

2.3.2离散化小波变换和二进小波变换

2.3.3小波变换模极大值与信号奇异性的关系

2.3.4管道泄漏检测中小波基函数的选取

2.4小波变换的实现方法研究

2.4.1一维多分辨率分析

2.4.2 Mallat算法实现小波变换

2.4.3多孔算法

2.4.4二次B样条二进小波的构造

2.5本章小结

第三章基于虚拟仪器的长输油管道泄漏检测与定位系统的集成方法

3.1引言

3.2管道泄漏检测与定位系统的体系结构

3.2.1系统的功能定义

3.2.2系统体系结构

3.3管道泄漏检测与定位系统硬件集成

3.3.1系统硬件平台

3.3.2信号调理模块研究

3.3.3异地同步采集模块研究

3.4管道泄漏检测与定位系统软件

3.4.1系统软件平台

3.4.2管道泄漏报警模块研究

3.4.3管道泄漏定位模块研究

3.5本章小结

第四章基于虚拟仪器的管道泄漏检测与定位系统实现

4.1引言

4.2系统硬件实现

4.2.1信号调理模块的实现

4.2.2异地同步采集模块的实现

4.3系统软件实现

4.3.1管道泄漏报警模块的实现

4.3.2管道泄漏定位模块的实现

4.4本章小结

第五章实验研究与分析

5.1引言

5.2系统测试与分析

5.2.1系统配置和系统运行

5.2.2数据采集卡测试

5.2.3 GPS测试

5.2.4通讯测试

5.2.5异地同步采集模块测试

5.3定位算法测试与分析

5.3.1小波类型对小波变换的影响

5.3.2小波层数对小波变换的影响

5.3.3定位测试

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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