發(fā)布時間：2020-04-12 05:44

【摘要】：供水管道泄漏一直是城市供水系統(tǒng)面臨的一大問題,管道泄漏事故產(chǎn)生的原因多種多樣,包括各種自然及人為因素,比如土壤腐蝕、地質(zhì)沉降、荷載變化等。若不能及時發(fā)現(xiàn)并修復,會造成大量的資源浪費,還會對供水水質(zhì)、水量、水壓造成威脅,甚至可能危機人身及財產(chǎn)安全。管網(wǎng)的泄漏檢測方法多種多樣,其中聲學檢測應用最為普遍。目前基于聲信號處理的泄漏檢測方法,其主要研究工作多數(shù)是建立在從管道上直接采集泄漏信號的基礎(chǔ)上,而這種方式在實際的檢漏工作中會受到較多局限。論文針對實際工作中的檢漏狀況,主要研究利用地面采集到的泄漏聲信號進行泄漏檢測的方法。論文首先依據(jù)傅里葉變換理論,探究不同泄漏條件下(如不同壓力、傳播距離、管材等)泄漏信號的特征及變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)壓力的增大會導致信號功率增大,而對頻率范圍無影響,且二者呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系;在一定范圍內(nèi),信號功率會隨傳播距離增大呈指數(shù)衰減,但頻率范圍基本恒定;管材的不同不會對泄漏信號產(chǎn)生較大影響;結(jié)合相關(guān)系數(shù)、相干函數(shù)原理,對比分析同一條件下的管外泄漏信號和綜合泄漏信號,發(fā)現(xiàn)在信噪比較高時,二者具有很好的相似性,表明在地面采集到的泄漏信號,其主要產(chǎn)生來源為管外信號源。其次,針對泄漏信號被噪聲干擾的問題,采用小波分析理論,對含噪泄漏信號進行去噪處理研究。采用不同的小波函數(shù)以及閾值去噪方法,以信噪比及去噪前后信號的相關(guān)系數(shù)作為評價指標,分別對周期性信號、泄漏信號進行處理,發(fā)現(xiàn)小波變換能夠有效抑制含噪信號中的噪聲部分,提高信號的信噪比。最后,從隨機性特征的角度出發(fā),結(jié)合自相關(guān)函數(shù)理論與近似熵理論(ApEn)描述泄漏信號的“可重復性”特征,將泄漏信號與噪聲信號區(qū)分開來;并選取Lempel-Ziv復雜度(LZC)計算信號復雜度,作為從區(qū)分泄漏信號與噪聲信號的第二個隨機性特征。采用ApEn以及LZC兩個特征參數(shù)構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用豐富的數(shù)據(jù)樣本進行BP網(wǎng)絡(luò)的訓練,并使用確知的泄漏信號以及噪聲信號進行辨識測試,得到了90%的辨識準確率,證明此方法能夠從常見的干擾噪聲中辨識出泄漏是否存在。將此泄漏辨識方法應用實際的檢漏工作,能夠顯著提高工作效率,降低檢漏成本。
【圖文】：

22015 年圖 1-1 2015、2016 年各省份漏失率結(jié)果顯示，2016 年全國范圍內(nèi)的平均漏失率為 15.26%，相比 2015 年 15.21%的漏失率來講，供水管網(wǎng)的漏失并未得到很好的控制。對比這兩年各個省份的漏失情況，較為發(fā)達的城市以及東南部省份的漏失率相對較低，能維持在 15%及以下，如北京、上海、廣東、重慶、江蘇、浙江等。但仍有不少省份漏失率一直偏高，平均漏失率均在 20%以上，如吉林、黑龍江、福建、遼寧等省份。其中，吉林省漏失情況最為嚴重，達到 30%以上。2016 年吉林省總漏失水量為 27081 萬噸，相當于全國人民兩年的生活用水總量。由于嚴重的供水漏失，國家出臺政策法規(guī)，推進供水管網(wǎng)的降損工作。2013 年《國務(wù)院關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》指出了我國供水管網(wǎng)嚴重的漏失現(xiàn)狀，提出要加強供水管網(wǎng)的改造和優(yōu)化。截止到 2020 年城市供水官網(wǎng)平均漏失率要控制在 10%以內(nèi)[12]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文基于自相關(guān)原理，探究泄漏信號與噪聲信號之間隨機性與 “可重復性”的差異，進而從信號的隨機性特征角度出發(fā)，提取多種泄漏信號的隨機性特征；最后以泄漏信號的特征參數(shù)作為輸入量建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進行泄漏信號在噪聲干擾下的泄漏辨識。（4）建立基于小波理論和 BP 網(wǎng)絡(luò)的泄漏檢測分析方法。對采集到的信號依次進行小波去噪分析、BP 網(wǎng)絡(luò)辨識，，確定泄漏是否存在將這種方法應用到實際的檢漏工作中，并與傳統(tǒng)的檢漏方法做對比，驗證其有效性。1.3.3 技術(shù)路線
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU991.33

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉鎖祥;趙順萍;曹楠;劉闊;;供水管網(wǎng)漏損控制研究和實踐[J];中國給水排水;2015年10期

2 文玉梅;由原;楊進;李平;文靜;謝仁峰;王興克;;固定干擾源存在下的管道泄漏檢測和準確定位[J];聲學學報;2013年01期

3 周晨;王志軍;萬眾華;;供水管網(wǎng)漏損控制的技術(shù)[J];建設(shè)科技;2011年23期

4 范文軍;寧站亮;劉勇誠;;我國水資源現(xiàn)狀探討[J];北方環(huán)境;2011年07期

5 張曉燕;;城市給水管網(wǎng)漏失的主要原因分析[J];科技信息;2011年21期

6 劉新宏;韓祥福;;淺談噪聲相關(guān)儀在供水測漏中的應用[J];城鎮(zhèn)供水;2010年06期

7 苗碩;;中國淡水資源現(xiàn)狀與保護措施探討[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2010年17期

8 蘇軍;;給水管道接口形式的選擇及注意的問題[J];科技信息;2010年20期

9 孫立瑛;李一博;靳世久;韓升華;李俊霖;;液體載荷對聲發(fā)射波傳播特性的影響分析[J];儀器儀表學報;2008年08期

10 白娟;鄭姝卉;吳秋蘭;;水資源現(xiàn)狀探討[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2007年12期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 吳慧娟;供水管道泄漏自適應檢測及定位信號處理方法研究[D];重慶大學;2009年

2 楊進;供水管道泄漏檢測定位中的信號分析及處理研究[D];重慶大學;2007年

3 文靜;供水管網(wǎng)泄漏檢測定位中的信號處理研究[D];重慶大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前5條

1 黃樂藝;城市地下供水管線滲漏探地雷達正演模擬與解釋方法應用研究[D];北京交通大學;2016年

2 白永強;供水管道泄漏的聲波特征及定位檢測的實驗研究[D];天津大學;2016年

3 耿雪;供水管道漏損的聲波檢測實驗研究[D];天津大學;2014年

4 張立;基于多聲學傳感器的聲發(fā)射檢測技術(shù)的應用研究[D];浙江大學;2006年

5 趙潔;城市供水管網(wǎng)泄漏報警系統(tǒng)研究[D];天津大學;2006年

本文編號：2624353