城市供水管网声波检漏及定位技术研究

《城市供水管网声波检漏及定位技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、太原理工大学硕士研究生学位论文城市供水管网声波检漏及定位技术研究摘要城市供水系统是城市存在与发展的必不可少的基础设施。我国城市供水管网泄漏现象严重，造成水资源的大量浪费。面对这种情况，城市供水管网泄漏管段的确定和泄漏点的精确定位显得尤为重要。目前，对于长输油、输气管道的泄漏检测定位技术已趋于成熟并在实际检测中获得了较好的效果。由于城市供水管网有别于输油、输气管道，具有空间分布复杂、分支和节点多、泄漏形式不一、管道条件（如管内压力、管材、管径、管壁厚度、管道接口形式和埋设条件等）复杂多变等特点，因此无法将输油、输气的检测方法直接应用于城市供水管网之上。基于声波的城市

2、供水管网的泄漏检测方法种类众多,本文是通过安装在管道外侧的压电加速度传感器获取泄漏信号，对信号进行处理、分析，确定泄漏位置。针对泄漏声信号的产生机理、信号去噪、时延估计定位算法优化、异型管道定位算法和构建供水管网智能检测定位系统这些方面进行了完善和创新研究。具体内容为：（1）分析管道泄漏类型和泄漏原因，分类讨论管道泄漏处声源。（2）研究泄漏声波信号的传播特性、频率特性和衰减特性，分析不同条件下声波信号的特点和影响。I太原理工大学硕士研究生学位论文（3）研究小波去噪原理、小波变换和基于阈值的小波去噪方法。针对软、硬阈值去噪法存在的缺陷，提出改进的方法。（4）重点研究

3、LMS自适应时延估计法的原理、优缺点和改进方法。因声波传播速度受管径和管道材质等影响，故提出供水管网中异型管段定位算法。（5）研究供水管网智能检测定位系统的组成和各部分功能，基于MATLAB软件强大功能，构思城市供水管网泄漏定位软件。研究的主要结论是：（1）管道泄漏产生的声源主要有泄漏口处的泄漏声、高压水头撞击声和周围介质摩擦声，本文主要以漏口处泄漏声作为研究对象。（2）泄漏声波信号的特性主要受传播距离、泄漏口大小、管内压力、材质弹性模量、媒质的粘滞吸收、热传导吸收和水中气泡的散射等因素影响。（3）小波去噪具有自适应性和多分辨率分析的特点，是一种有效的去噪方法。本

4、文提出了一种新的阈值方法即自适应函数高次逼近法。自适应函数高次逼近法弥补了软、硬阈值去噪中的缺陷，具有优异的去噪效果。（4）采用LMS自适应时延估计法对地下供水管网进行泄漏定位，针对供水管网中的异型管段，提出异型管段泄漏定位方法。（5）构建了用于供水管网泄漏检测定位的仪器系统，软硬件结合实现泄漏检测及定位。关键词：供水管网，泄漏检测，声波特性，小波去噪，时延估计II太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONACOUSTICLEAKDETECTIONANDLOCATIONOFURBANWATERSUPPLYPIPELINENETWORKABSTRACTUrb

5、anwatersupplypipelinenetworkisanessentialinfrastructureofurbanexistenceanddevelopment.Leakagephenomenonofoururbanwatersupplypipelinenetworkisserious,resultinginsubstantialwasteofwaterresources.Facedwiththissituation,theexactlocationoftheleakpointisparticularlyimportant.Currently,long-

6、distanceoilandgaspipelineleakdetectionandlocationtechnologyhasmatured,andobtainedgoodresultsintheactualtesting.Urbanwatersupplypipelinenetworkisdifferentfromtheoilandgaspipelines.Ithasthecharacteristicofcomplexspatialdistribution,alotofbranchandnodes,differentleakageformsandcomplicate

7、dpipelineconditions.Thedifferentconditionsincludepressure,tubing,pipediameter,pipethickness,pipeinterfaceformsandburiedconditions.Therefore,theoilandgasdetectionmethodcannotbeappliedonthecitywatersupplypipelinenetworkdirectly.TheacousticleakdetectionmethodsofurbanwatersupplypipelineII

8、I太原理工