【摘 要】
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天然气输送管道长时间使用后会发生管道的破损泄漏,引起事故,造成巨大的经济损失和能源损失。因此,对于燃气管道的维护来说,最为关键的问题就是及时地发现燃气管道的泄漏和精确地定位燃气管道泄漏点位置。针对燃气管道泄漏不易实时监测和难以精确定位的问题,本文设计了燃气管道泄漏监测与定位系统。该系统由燃气管道泄漏监测子系统和定位子系统两部分构成。监测子系统实现泄漏的实时监测,显示泄漏的大致区域;定位子系统在泄漏
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天然气输送管道长时间使用后会发生管道的破损泄漏,引起事故,造成巨大的经济损失和能源损失。因此,对于燃气管道的维护来说,最为关键的问题就是及时地发现燃气管道的泄漏和精确地定位燃气管道泄漏点位置。针对燃气管道泄漏不易实时监测和难以精确定位的问题,本文设计了燃气管道泄漏监测与定位系统。该系统由燃气管道泄漏监测子系统和定位子系统两部分构成。监测子系统实现泄漏的实时监测,显示泄漏的大致区域;定位子系统在泄漏区域内使用,进行泄漏点的精确定位。燃气泄漏监测子系统由检测节点和汇聚节点构成,检测节点安装在燃气管道的近地面,主要由燃气传感器、嵌入式微处理器和LoRa模块组成,实现燃气泄漏的检测与上传;汇聚节点应用LoRa模块将一定区域内的检测节点数据汇聚,再利用NB-IOT模块上传至监测平台。燃气泄漏定位子系统是由传感器阵列和汇聚节点构成,传感器阵列中的检测节点主要由次声波传感器、STM32F103C8T6、LoRa模块构成,对泄漏时的次声波信号进行采集与上传;汇聚节点汇聚传感器阵列的数据,并进行定位算法运算,得到泄漏点位置,除在本地移动终端显示泄漏点位置外,还将泄漏点上传至监测平台,其中燃气泄漏监测子系统和定位子系统共用一个监测平台。监测平台接收数据,并为用户提供交互界面,可实现检测节点的管理、数据的实时显示、泄漏报警、燃气泄漏范围显示、泄漏点位置显示、数据查询及报警提醒等功能。针对定位子系统,本文提出了一种基于次声源的燃气管道泄漏定位算法。该算法首先通过基于卡尔曼滤波的改进TPSN时钟同步算法对各个节点的时钟进行同步调整,接着采用传感器阵列对泄漏点产生的次声波信号进行检测,利用广义互相关法进行时差运算,最后结合建立的几何模型对泄漏点进行定位。最后对燃气管道泄漏监测与定位系统进行实验,实验结果表明,本文设计的燃气管道泄漏监测与定位系统实现了实时监测和精确定位的功能,为燃气管道泄漏点的检出维修提供了可靠依据。图[67]表[3]参[71]
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