【摘要】：管道在石油和天然氣的運(yùn)輸中扮演著重要角色,保障油氣的安全運(yùn)輸是必不可少的措施。然而實(shí)際中由于自然災(zāi)害和人為破壞的原因,導(dǎo)致管道時(shí)有泄漏發(fā)生,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失,因此針對(duì)管道泄漏檢測(cè)與泄漏點(diǎn)定位方法研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文研究了基于負(fù)壓波和超低頻電磁波實(shí)現(xiàn)管道實(shí)時(shí)泄漏檢測(cè)和精確定位的方法,利用負(fù)壓波檢測(cè)實(shí)時(shí)檢測(cè)管道運(yùn)行狀況,如發(fā)生管道泄漏則及時(shí)報(bào)警以及粗略給出泄漏位置,然后采用超低頻電磁波實(shí)現(xiàn)管道泄漏精確定位。這種方法可以解決原始信號(hào)球檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)工、定位困難的問題。本文主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作。首先分析了減壓波在管道內(nèi)部形成的原因,建立了減壓波在管道內(nèi)部的傳播模型,分析了影響原油傳播波速的幾個(gè)因素。接著根據(jù)超低頻電磁波的傳播特性確定了管道示蹤定位方法。之后建立了超低頻電磁波的磁場(chǎng)分布模型,根據(jù)超低頻電磁波在空間中的分布特點(diǎn),確定跟蹤定位方案,進(jìn)行了仿真分析。之后介紹了磁場(chǎng)測(cè)量的常用方法并進(jìn)行橫向比,選擇電磁感應(yīng)法作為磁場(chǎng)檢測(cè)手段。在完成理論分析后給出了管道泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)方案,分析了小波變換在壓力信號(hào)降噪和信號(hào)奇異點(diǎn)提取的原理和優(yōu)點(diǎn)。接著分別對(duì)基于負(fù)壓波泄漏檢測(cè)系統(tǒng)和超低頻電磁波檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。對(duì)于負(fù)壓波檢測(cè)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了基于STM32F]03ZET6的硬件和軟件系統(tǒng),結(jié)合信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)傳輸電路實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的采樣。與此同時(shí)記錄壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間信息,利用小波變換提取信號(hào)的奇異點(diǎn),提高檢測(cè)精度和減少誤報(bào)率。同時(shí)基于Qt開發(fā)框架設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、泄漏分析、泄漏定位以及泄漏報(bào)警等功能設(shè)計(jì)。對(duì)于超低頻電磁波檢測(cè)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了基于嵌入式處理器Exynos4412的硬件系統(tǒng),結(jié)合信號(hào)調(diào)理電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)超低頻交變磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。同時(shí)基于Exynos4412,完成Linux系統(tǒng)移植和嵌入式軟件開發(fā),實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)信號(hào)采集任務(wù),完成了基于超低頻電磁的內(nèi)檢測(cè)器定位功能。最后在實(shí)驗(yàn)室條件下搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),完成了系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試。通過初步實(shí)驗(yàn)可知,本課題設(shè)計(jì)的基于負(fù)壓波和超低頻電磁波檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)管道泄漏檢測(cè)定位。
【圖文】：

圖 1-1 2005~2016 年國內(nèi)原油生產(chǎn)消費(fèi)統(tǒng)計(jì)圖Fig.1-1 Domestic crude oil production and consumption charts from 2005 to 2016除此之外，管道運(yùn)輸帶來的環(huán)境效益也非�？捎^。在冬季，煤炭、石油的燃燒已經(jīng)讓許多城市受霧霾困擾，，嚴(yán)重?fù)p害著公眾的身體健康。天然氣燃燒時(shí)不產(chǎn)生硫化物和粉塵，代替煤炭和石油后能有效的降低國內(nèi)環(huán)境污染。以西氣東輸為例，每運(yùn)輸 1000 億立方天

圖 2-2 超低頻電磁波定位示意圖ig.2-2 Low frequency electromagnetic wave positioning sc電磁波定位示意圖。上述負(fù)壓波檢測(cè)方法可以用傳播速度計(jì)算誤差和系統(tǒng)時(shí)鐘誤差，致使對(duì)泄漏管道
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE973.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2609118