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由于危化品具有毒性、腐蚀性、易燃易爆等特点，一旦发生泄漏将会造成严重事故。传统的检测方法是在管道上打孔安装测量仪表，但是焊接缺陷、焊点腐蚀、应力集中等又会引入新的安全隐患。管道泄漏采用非介入检测方法，不仅可以保证管道泄漏的高灵敏度检测，而且还可以保证管道的完整性，因此有着巨大的发展潜力。但是，由于管道泄漏的非介入式检测存在着监测距离短的缺点，因此无线传感网络系统是这种泄漏检测方式的最佳组成结构。基于无线传感网络的管道泄漏非介入式检测存在着传感节点数目多、数据传输量庞大等特点，大量的数据传输将严重消耗网络节点的能量，影响数据传输的实时性，限制信号采样频率和传感节点的工作周期。
压缩感知理论(Compressive Sensing)的提出为降低无线传感网络数据采集和传输提供了新的思路。针对管道泄漏信号的稀疏性进行压缩测量，可以降低数据传输量，提高了传感节点的硬件资源利用率。因此，研究压缩感知理论在管道泄漏监测中的应用，提高管道泄漏检测的灵敏度、泄漏诊断的准确性和定位的准确性具有重要的理论意义和实用价值。
本文针对基于无线传感网络的管道泄漏监测系统数据传输量大，影响系统技术指标的缺点，分析研究了压缩感知理论中的测量矩阵的构造方法，针对非介入式管道泄漏监测中的无线传感节点的数据采集和压缩进行了研究。对压缩感知理论的信号稀疏性、测量矩阵构造、重构算法进行分析，对比分析了传统经典测量矩阵构造方法的优缺点，将矩阵正交化方法与稀疏矩阵优点相结合，提出了面向无线传感节点的块稀疏随机测量矩阵构建方法。通过搭建基于无线传感网络的非介入式管道泄漏监测实验平台，对采集到的管道泄漏信号进行稀疏分析，以傅里叶变换为稀疏基，对管道泄漏声波信号进行了压缩感知测量矩阵的算法实验和仿真验证。将提出的测量矩阵构建方法应用到无线传感节点的STM32微处理器上，利用管道泄漏监测系统实验平台进行了实验验证，并在监测系统服务程序上应用OMP重构算法实现了管道泄漏信号的重构，结果表明:当压缩测量数相同时，本文提出的块稀疏随机测量矩阵重构的均方误差比部分随机测量矩阵小，与随机性测量矩阵接近;在均方误差相等条件下，本文提出的测量矩阵所需的测量数少于其他两种测量矩阵。
分析了非介入式管道泄漏声波信号的时频域特征，构建了声波信号的时频域特征向量，完成了基于SVDD的管道泄漏监测诊断模型的建立。针对基于无线传感网络的管道泄漏非介入式监测中声速对定位精度影响较大的缺点，对传统的基于时延估计的泄漏定位方法进行了改进，提出了三节点管道泄漏定位方法。实验平台的泄漏测试结果表明:本文提出的基于压缩感知的危化品管道泄漏监测方法可以准确识别管道泄漏声波信号，在0.18MPa的压力下，最小可以识别出孔径为2mm的泄漏声波信号，三节点管道泄漏定位精度高于基于广义互相关分析的时延估计泄漏定位方法，验证了基于压缩感知理论的管道泄漏监测方法的可行性。
压缩感知理论(Compressive Sensing)的提出为降低无线传感网络数据采集和传输提供了新的思路。针对管道泄漏信号的稀疏性进行压缩测量，可以降低数据传输量，提高了传感节点的硬件资源利用率。因此，研究压缩感知理论在管道泄漏监测中的应用，提高管道泄漏检测的灵敏度、泄漏诊断的准确性和定位的准确性具有重要的理论意义和实用价值。
本文针对基于无线传感网络的管道泄漏监测系统数据传输量大，影响系统技术指标的缺点，分析研究了压缩感知理论中的测量矩阵的构造方法，针对非介入式管道泄漏监测中的无线传感节点的数据采集和压缩进行了研究。对压缩感知理论的信号稀疏性、测量矩阵构造、重构算法进行分析，对比分析了传统经典测量矩阵构造方法的优缺点，将矩阵正交化方法与稀疏矩阵优点相结合，提出了面向无线传感节点的块稀疏随机测量矩阵构建方法。通过搭建基于无线传感网络的非介入式管道泄漏监测实验平台，对采集到的管道泄漏信号进行稀疏分析，以傅里叶变换为稀疏基，对管道泄漏声波信号进行了压缩感知测量矩阵的算法实验和仿真验证。将提出的测量矩阵构建方法应用到无线传感节点的STM32微处理器上，利用管道泄漏监测系统实验平台进行了实验验证，并在监测系统服务程序上应用OMP重构算法实现了管道泄漏信号的重构，结果表明:当压缩测量数相同时，本文提出的块稀疏随机测量矩阵重构的均方误差比部分随机测量矩阵小，与随机性测量矩阵接近;在均方误差相等条件下，本文提出的测量矩阵所需的测量数少于其他两种测量矩阵。
分析了非介入式管道泄漏声波信号的时频域特征，构建了声波信号的时频域特征向量，完成了基于SVDD的管道泄漏监测诊断模型的建立。针对基于无线传感网络的管道泄漏非介入式监测中声速对定位精度影响较大的缺点，对传统的基于时延估计的泄漏定位方法进行了改进，提出了三节点管道泄漏定位方法。实验平台的泄漏测试结果表明:本文提出的基于压缩感知的危化品管道泄漏监测方法可以准确识别管道泄漏声波信号，在0.18MPa的压力下，最小可以识别出孔径为2mm的泄漏声波信号，三节点管道泄漏定位精度高于基于广义互相关分析的时延估计泄漏定位方法，验证了基于压缩感知理论的管道泄漏监测方法的可行性。