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管道泄漏监测远程终端模块的研制
| 论文题名： | 管道泄漏监测远程终端模块的研制 |
| 关键词： | 管道运输管理系统;管道泄漏监测;远程终端模块;数据传输控制系统;小波变换;卡尔曼滤波器 |
| 摘要： | 管道泄漏监测与定位，是管道运输管理系统的重要组成部份，在维护管道生产安全，减少泄漏造成的损失方面发挥着重要作用。先进的SCADA(supervisory control and data acquisition)系统作为工业监控平台，已广泛应用在电信、水利、环保、能源、油气炼制和运输等诸多领域。这两种工业技术的结合具有重大的现实意义。在SCADA系统中，远程终端模块(RTU)作为远端设备，基本应用是采集现场数据，对其进行封装以传输给中心监控站。本文的主要工作是构建基于嵌入式系统的远程终端模块，以适应其工作在负压波法管道泄漏监测系统中的需要。 本文首先设计了RTU中的所必需的工业数据采集、存储、传输等组件，以满足系统泄漏定位的基本要求： 压力，温度等管道运行参数信息，在经过信号调理后，由AD转换器件进行数据采集，软件模块由RTU内嵌的实时时钟触发以保证其实时性；为提高数据处理能力，系统设计了USB总线接口的数据缓存单元； 基于工业以太网的数据传输控制系统，在工业数据通讯中扮演重要角色。本文基于TCP/IP协议，建立了网络传输模块以完成RTU与中心控制室的数据传输任务。由于以太网络传输固有的时延不确定性，系统在数据帧中为采样数据打上时间标签，并建立交互式数据通讯协议。 另外，精确得到负压波传到管道上下游测量地的时间差，是本泄漏监测系统的关键技术之一。本文设计了GPS校时机制，利用GPS一体化接收机获得精确的世界时和1PPS脉冲时标，校正测量站RTU模块的实时时钟，完成对异地测量系统时基的同步。 文章最后讨论了提升小波变换与卡尔曼滤波器算法在RTU模块的应用。小波变换与卡尔曼滤波等数字信号处理方法已作为成熟技术应用在管道压力波形拐点定位中。本文从算法需求的角度出发，基于RTU所采用的嵌入式系统特点，讨论利用卡尔曼滤波器实现压力信号消噪，提升小波变换实现压力波形信号奇异点定位，并通过对真实压力数据的实验，验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 林涛 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 靳世久;李一博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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