基于小波变换法的天然气泄漏检测和定位研究定稿

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1、基于小波变换法的天然气泄漏定位研究TheResearchonLocationoftheLeakofNaturalGasBasedontheWaveletsAnalysis学科专业：制冷及低温工程研究生：熊壮指导教师：杨昭教授天津大学机械学院二零零九年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月

2、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要随着经济的快速发展以及“西气东输”工程的逐步实施，我国天然气管道的铺设必将迅速增加，因正常腐蚀及人为因素的破坏，管道泄漏的事件时有发生，而管道的泄露会造成人身伤害、环境的污染以及国家经济财产的损失。为了将损失降低到最低限度，

3、需要在泄漏事件发生后迅速的进行检测，并能精确的指出泄漏位置。目前泄漏检测与定位的方法主要可以分为三类：基于模型辨识的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。在信号处理方法中由于小波变换具有良好的时频特性，能迅速的捕捉并精确定位奇异点，因此本文选择了基于小波分析的负压波法作为泄漏检测与定位的方法。本文在泄漏定位公式的推导中，提出使用经过改进的泄漏定位公式，同时提出分别计算泄漏点前后两段的燃气平均流速来代替整个管线燃气平均流速来进行定位计算。在定位算法实现的方法上，采用Romberg算法和二分搜索法相结合。在对负压波信号的处理上，通过仿真实验比较和分析了小波变换和傅立叶变换，提出采用从整体

4、到局部的搜索法来确定压力突变点，该方法相比于传统的方法能获得更高的精度，也不会减慢系统分析的速度。在泄漏检测方面，提出实时模型法和小波变换相结合的方法，这样可以大大提高系统运行速度。最后，通过实验对循环迭代算法和Romberg算法进行了比较验证，Romberg算法效果更好，误差在495米，获得了较好的效果。关键词：天然气，泄漏定位，负压波，小波变换，Romberg积分算法ABSTRACTAlongwiththeeconomyinourcountryisgreatlydevelopingandtheprojectof“TransportTheNatureGasfromTheWesttoEa

5、st”isbeingcarriedon,thenumberofnaturegaspipewillbeincreased.Becauseofnormalcorrosionandhumandestroying,theaccidentofgaspipelineleakoftenhappened.Theleakofgaspipelinewillcausemanypeoplehurt,largeareapollutionandnationalfortunedamaged.Inordertominimizetheloss,weneedtodetectandlocatetheleakpointimme

6、diately.Methodofmodernleakdiagnosismainlysortsintothree:methods:basedonparsepattern,methodbasedonsignalprocessingandmethodbasedonknowledge.Inthemethodofsignalprocessing,becausethewaveletsanalysishassatisfactorytime-frequentlydistinguishability,anditcanrapidlycatchandaccuratelylocatebreakpointofpr

7、essuresignal.Thispaperchoosesthenegativepressurewavemethodbasedonthewaveletsanalysistodetectandlocatetheleak.Intheprocessofcomputingtheformulaoftheleaklocation,improvedformulaisproposed,atthesametime,thispaperadvisesto