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基于改进小波阈值的埋地输气管道泄漏监测系统
| 论文题名： | 基于改进小波阈值的埋地输气管道泄漏监测系统 |
| 关键词： | 管道泄漏检测;声波法;小波降噪;阵列技术;定位系统 |
| 摘要： | 本论文首先结合NB-IoT技术设计了一套输气管道泄漏监测与定位系统，分别进行硬件选型和控制流程设计，进而对监测系统中的去噪、定位等关键技术进行改进，并且通过算法研究与实验结果来验证所选取方案的可行性。 首先分析了当前国内外管道运输行业的现状及发展趋势，并对一些主要的管道泄漏检测方法进行了比对分析，指出现有声波检测方法的局限性，提出基于改进小波阈值降噪和线性传感器阵列技术的输气管道泄漏声波定位方法，提高定位精度的同时降低噪声干扰的影响，并将该改进方法整合至泄漏监测系统。 从已确定的系统功能需求入手，逐步完成数据采集电路、NB-IoT模块和GPS模块的选取、以及电源电路、系统核心电路设计。设计了感知层及应用层逻辑控制流程图，进一步完善系统以满足实际应用工况的需求。 研究了基于改进小波阈值的信号去噪算法，使用改进算法对实验条件下采集到的输气管道泄漏含噪声波信号进行去噪处理。实验结果表明，使用db7小波包进行2层分解时，选用的改进算法能够更优的去除泄漏声波信号中的噪声，使得信噪比提升幅度达到21dB，同时较好的保留了信号细节，更好的满足了输气管道泄漏声波信号有效降噪的需求。 在现有基于双传感器的输气管道泄漏声波定位方法的基础上，使用多传感器线性阵列进行定位算法改进。实验结果表明改进方法的平均绝对误差率相较于传统双传感器法降低了74％，同时改进小波阈值去噪算法也进一步加强了改进定位方法的抗干扰能力。不同数量传感器的线性阵列定位，结果表明，选取数量为5的传感器阵列模型能够使得系统获得较好的定位精度与成本平衡。同时针对上述去噪、定位等关键技术进行可行性验证实验。 本文作为输气管道泄漏在线监测系统的初步设计，对提高输气管道泄漏检测效率和定位精度、降低运营维护成本、减少公共安全事故发生率有着较为重要的意义。 |
| 作者： | 徐金妍 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郑晓亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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