【導(dǎo)讀】但是，由于人為或者管道自身材料而被腐蝕的原因，管道泄漏時(shí)有發(fā)生。對(duì)輸油管道壓力信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是由于往往有大量的噪。起來(lái)，適用于原油集輸管線及原油長(zhǎng)輸管線的泄漏檢測(cè)。本設(shè)計(jì)首先分析了負(fù)壓波的產(chǎn)生以及傳播，然后分析。了負(fù)壓波的計(jì)算以及溫度等因數(shù)對(duì)負(fù)壓波波速的影響。泄漏的信息實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)定位以及管道數(shù)據(jù)采集的硬件方面的研究。

　　

【正文】 xn nC0 n0? (510) C0n =f, n0? (511) 由式（ 59）有： f0 =f 1? +g 1? (512) f 1? =f 2? +g 2? (513) … f k? =f )1(??k +g )1(??k (514) 且 f k? =??xn nC0 nk,?? ,gk? =?? ?xn nkknd ,? ?？赏茖?dǎo)出多尺一維小波分解公式 : Ckn =njxj kj hC 2121 ?? ?? dkn = ?? ??xj njkj gC 2121 (515) k=1,2,…N 即： NCCCCC ?????? 3210 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 ? ? ? … ? (516) 1d 2d 3d Nd C0 ,C1 ,… ， CN 表示信號(hào) f 分解后的低頻部分， 1d , 2d ,… ， Nd 表示高頻部分?？捎?1d , 2d ,… ， Nd 及 CN 重構(gòu) C0 ，從而得到 f0 =f。 基于小波變換的濾波方法 通過(guò)對(duì) 小波變換的理論 分析后，我們可以得到下面的方法進(jìn)行濾波， 小波變換 可以進(jìn)行 帶通濾波 ， 我們將信號(hào)分為不同的頻帶 ， 也就是將信號(hào)的大小范圍劃分成三個(gè)或更多的范圍，而不像低通濾波那樣僅僅將信號(hào)分成兩個(gè)不同的大小范圍，通過(guò)設(shè)定不同的尺度參數(shù)來(lái)確定 小 波空間 的大小或 濾波頻帶 的帶寬 ，各小 波空間 的大小經(jīng) 正交小波變換后無(wú)交集存在 ，因 此 ， 當(dāng)采集的音波信號(hào)中含有噪聲時(shí) ， 信號(hào)中的有用 的音波 成分和噪聲 在頻域上 會(huì) 呈現(xiàn)分離特性， 采集到整體信號(hào) 通過(guò)小波變換 后 將信號(hào)分到不同的頻帶，這樣處理信號(hào)以后， 有用 的音波 信號(hào) 和 噪聲 信號(hào)將被 分離，將 帶有噪聲的 頻帶信號(hào)置零 。通過(guò) 重構(gòu)算法重構(gòu)除噪后的信號(hào)， 小波變換在 頻率分辨率要求較高的情況下， 將采集到的頻率信號(hào)分成多個(gè)部分，然后逐個(gè)分離，從而更好的取的了濾波的效果 [14]。小波變換程序流程圖如圖 51 所示 ： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 開(kāi) 始輸 入 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 類(lèi) 型 正 確 ？尺 度 選 擇信 號(hào) 分 解需 要 重 構(gòu) 否閥 值 處 理信 號(hào) 重 構(gòu)輸 出 波 形結(jié) 束否是是否 圖 51 小波變換仿真流程圖 在實(shí)際應(yīng)用中，噪聲的頻帶范圍很寬，發(fā)生時(shí)間也是隨機(jī)性的，這樣我們采用傳統(tǒng)的方法是很 難將其和有用的信號(hào)分離開(kāi)來(lái)的。例如，在本設(shè)計(jì)中，噪聲的信號(hào)受外界環(huán)境的影響隨時(shí)都可能混雜在有用的音波信號(hào)中，而且所采集的音波信號(hào)頻帶范圍較窄。這種情況下我們可以通過(guò)信號(hào)的小波包分解，就是將噪聲部分的頻帶刪除，保留所需的頻帶信號(hào)，我們通過(guò)更細(xì)致地將頻帶劃分，這樣去除的噪聲中含有的音波信號(hào)更少，從而使保留下來(lái)的頻帶信號(hào)中噪聲的成分也更少。在分解去除以后，還要對(duì)信號(hào)使用重構(gòu)算法進(jìn)行重構(gòu)，通過(guò)重構(gòu)將信號(hào)的信息量恢復(fù)成和最初的信號(hào)波的信息量一致，采樣頻率也和原來(lái)一致，這樣信號(hào)的完整性和濾波效果都比較好 。 在信號(hào)分析處 理的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。由于在設(shè)備發(fā)生問(wèn)題的前期，發(fā)生故障的主要信息可能會(huì)被噪聲或者其他信號(hào)淹沒(méi)，工作因此會(huì)變得非常困難。而傳統(tǒng)的方法很難提取這種比較弱的信號(hào) ，但是小波分析采用分頻的方法對(duì)這種信號(hào)處理有非常好的效果。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 結(jié) 論 本 設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng) 的 研究，設(shè)計(jì)了一套管道泄漏 檢測(cè) 系統(tǒng)。取得了如下的主要研究成果： (1)本設(shè)計(jì)提出了利用負(fù)壓波法檢測(cè)管道泄漏的方法，同時(shí)研究了溫度、管道材料、流體密度等對(duì)波速的影響。 (2)設(shè)計(jì)了壓力，溫度，流量傳感器對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)；同時(shí)也設(shè)計(jì)出了軟件部分，組成了 設(shè)計(jì)的主要部分 。 (3)在對(duì)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的 TTL 或 CMOS 的邏輯電平。在對(duì)流量信號(hào)的處理電路中，所產(chǎn)生的規(guī)則脈沖信號(hào)的高低電壓為符合 TTL 或 CMOS 的邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)。 (4)設(shè)計(jì) 考慮 小波的多分辨率特性對(duì)音波信號(hào)進(jìn)行濾波 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 高宏揚(yáng)．管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 [J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2020， 23(11)： 12. [2] 唐恂，張琳．長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 [J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2020， 26(7)： 1114． [3] 潘家華．油氣管道的風(fēng)險(xiǎn)分析 [J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 1995， 14(3)： 1115． [4] 馮健 ，張化光．管道監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [J]．信息技術(shù)， 2020， 27(12)： 4143. [5] 蘇維均，廉小親．負(fù)壓波定位理論在輸油管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].計(jì)算機(jī)信息， 2020， 19(3)： 2527． [6] 陳任文．小波變換在輸油管道泄油實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 [J].儀器儀表學(xué)報(bào)， 2020， 26(3)： 2931. [7] 王海生，張布悅．輸油管道實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2020，20(12)： 1722. [8] 孫洪，駱建德．輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2020， 26(9)： 4244. [9] 董 東，王桂增． Kalman 濾波器在長(zhǎng)輸管道泄漏診斷中的應(yīng)用 [J]．自動(dòng)化學(xué)報(bào)， 1990，16(4)： 303309. [10] 白莉，岳前進(jìn)，李洪升．基于水利瞬變與擴(kuò)展卡爾曼濾波的管道流體監(jiān)測(cè)與泄漏定位 [J]，計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)， 2020， 22(6)： 739744. [11] 王愛(ài)民．相關(guān)分析在管道泄漏技術(shù)中的應(yīng)用 [J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020， 27(9)：10631065. [12] Xue Jun Zhang ． Statistical leak detection in gas and liquid pipelines[J]． Pipes amp。 Pipelines International， 1993， 26(8)： 2629. [13] 方志豪．晶體管低噪聲電路 [M]．第四版．北京：科學(xué)出版社， 2020： 5969. [14] Brian Wray, Chuck Leary． Leak Detection System Upgrades Cochin Pipeline，Pipeline amp。 Gas[J].1996， 223(2):3943. [15] 張奇興．我國(guó)管道運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和發(fā)展 [J]．中國(guó)石化． 1998,(8)： 3739. [16] L． Billmann， R． Isermann． Leak Detection Methods for Pipelines[J]． Automatic，1987， 23(3)： 381385. 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 附錄 P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178I N T 113I N T 012R E S E T9T115T014X119E A /V P31X218RD17WR16P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10G N D20V C C40A T 8 9C 51R F S D A I11T X D D A I10S C L K9T F S D A I8R X D D A I7I G T41E M E R G O F F40S Y N C13C C C G N D6C C V C C2C C C L K1C C I O3C C R S T4C C I N5EPN250EPP249EPP148MICN246EPN147MICP245MICP144MICN143GND23GND21VDD31VDDLP18POWER19CHARGE20GND22GND25GND24GND42BATT_TEMP12R T S 136C T S 138T X D 116R X D 114D C D 039D T R 035R T S 034C I S 037T X D 017R X D 015R I N G 032D S I 033B A T T30B A T T29B A T T28B A T T27B A T T26M C 5 2I天線G N D4V C C1C L K3D A T A6R S T2V P P5S IMO U T 3. 3V321411U 3AV C CC80. 1u FR210 k12P T 2R E F1V D D2+ I N3 IN4G N D8DK7VO6/C S5A D 7 68 4V C CC90. 1u F32184U 1A32184U 2A12P T 1PF3PF2PF1C20. 1u FV C CV C CV C CR110 KC10. 1u FR E F1V D D2+ I N3 IN4G N D8DK7VO6/C S5A D 7 68 4V in1/NO2Cnd3F b k5Vo4L M 2 59 3H V SC30. 1u FC40. 1u F C568 0u FC668 0u FC722 0u F12L147 uHT H R7D I S6Q5R3T R I G2C vol t1GND8VCC4N E 5 55C 110. 1u FNC1I N +2I N 3NC4V C C5EN6O U T7G N D8T3V C CR412 .2 kC 100. 1u FV C CR33. 9k12FT+22 uf1k+ 6V12 M H30 p30 p+ 5V0. 2K 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 致 謝 本次設(shè)計(jì)是在趙麗娜老師的精心指導(dǎo)和幫助下完成的。從設(shè)計(jì)的選題，發(fā)展到 撰寫(xiě)，趙老師都給了我精心的指導(dǎo)。趙老師知識(shí)淵博，科學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，老師諄諄的教誨使我受益匪淺。在此設(shè)計(jì)完成之際謹(jǐn)向趙老師至以衷心的感謝！ 同時(shí)也要 感謝我的朋友 和 同學(xué) ， 他們 在我 設(shè)計(jì) 的過(guò)程中給予我了很多素材，還在 設(shè)計(jì) 的撰寫(xiě)和排版 過(guò)程中提供熱情的幫助。 最后，衷心地感謝在百忙之中 評(píng)閱 設(shè)計(jì) 和參加答辯的各位專家、教授 ！