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封闭环境下管网泄漏非介入式监测系统设计
| 论文题名： | 封闭环境下管网泄漏非介入式监测系统设计 |
| 关键词： | 管网泄漏;封闭环境;监测系统;无线传感网络;多点同步采样 |
| 摘要： | 管网承载着物料的输送，一旦泄漏极易造成严重的后果。封闭环境由于空间的限制，不便于以介入式安装方式大量安装仪表与布线，同时为了实现泄漏点的准确定位还要求所有监测点具有较高的同步性实现信号的同步采样。因此，研制一套可以应用于封闭空间的、以无线通信形式实现数据传输、且具有较高的信号采样同步性能的管网泄漏非介入式监测系统有着重要的意义和应用价值。 为了实现封闭环境下管网泄漏信号的多点同步采样，设计了一套基于无线传感网络的管网泄漏非介入式监测系统。设计并制作了磁铁吸附式非介入式传感节点机械装置，通过放置于平板梁两端的磁铁，实现装置的快捷装卸;通过螺纹调节声波传感器端面和平板梁的水平标准，实现声波传感器端面与管壁的紧密接触。设计了以XBee Pro S3B900HP和STM32F407VGT6为核心的无线传感节点和协调器节点。根据传感节点的机械尺寸设计、制作了相应的信号调理电路和数据采集/无线传输电路，设计制作了协调器电路。通过分析无线传感节点在工作中时钟偏差产生的原因，比较了在无线传感网络时间校正技术中常见的硬件时钟同步与软件时钟同步方法，利用XBee模块的信号强度指示值(RSSI)脉宽调制信号触发节点微处理中断响应，校正各个传感节点定时器，结合GPS时间的无线授时，实现多节点同步采样的软硬件相结合的无线传感网络时间校正，在降低节点功耗的同时提高了系统的授时精度;传感节点以DMA方式实现信号采样与数据的无线传输，结合半满溢出方式触发A/D转换，保证节点数据包完整性的同时最大程度的确保节点时间校准的准确度。 在实验室模拟的封闭环境下，以墙壁、WiFi模拟数据传输的障碍和干扰，验证了系统数据传输的稳定性;以多节点采集同一信号的方式验证了系统同步采样授时的准确性。搭建了非介入式气体管网泄漏检测实验平台，通过人工模拟泄漏实验，测试验证了泄漏监测系统漏点定位的准确性。实验结果表明:本课题所设计的封闭环境下管网泄漏非介入式监测系统具有较高的抗干扰性与避障能力，时间同步准确，泄漏点定位精度较高，为封闭环境下管网的安全预警监测提供了一种有效的技术手段。 |
| 作者： | 孟毅 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 林伟国;吴忠晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京化工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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