基于虛擬儀器的管道破壞監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、管道運(yùn)輸是與鐵路、公路、航空、水運(yùn)并駕齊驅(qū)的五大運(yùn)輸工具之一，在和我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的城市供水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。近年來水管道人為損壞越來越嚴(yán)重，迫切需要一種可以監(jiān)測管道破壞活動(dòng)的方法，從而有效減少水資源的浪費(fèi)。 本文通過大量查閱相關(guān)文獻(xiàn)，針對國內(nèi)外管道破壞實(shí)時(shí)監(jiān)測的研究現(xiàn)狀，提出了采用聲檢測技術(shù)對管道破壞活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測的方法；并對聲信號易受強(qiáng)背景噪聲干擾而使破壞點(diǎn)定位精度降低的問題，提出了基于獨(dú)立分量分析的去噪方法；然后采

2、用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建了一套管道破壞監(jiān)測系統(tǒng)，并進(jìn)行了硬軟件設(shè)計(jì)；最后在實(shí)驗(yàn)室輸水管道上進(jìn)行了破壞活動(dòng)的監(jiān)測及定位實(shí)驗(yàn)研究。 具體工作及成果如下： (1).采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套基于聲信號檢測的管道破壞監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)管道破壞檢測原理和相關(guān)分析理論，選擇管道發(fā)生破壞時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號為研究對象，通過對聲學(xué)傳感器拾取的信號進(jìn)行相關(guān)分析來實(shí)現(xiàn)管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測與破壞點(diǎn)的定位，并將監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室輸水管道，在不同的管道破壞

3、情況下(破壞類型和破壞點(diǎn)位置不同)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 (2).提出了一種新的基于獨(dú)立分量分析的管道破壞信號去噪方法。經(jīng)典的FastICA算法用代價(jià)函數(shù)來近似估計(jì)變量的非高斯性，只有當(dāng)代價(jià)函數(shù)與變量概率密度函數(shù)的對數(shù)成比例時(shí)，才能取得較好效果，但是實(shí)際工程信號的概率密度函數(shù)通常難以確定，因此FastICA對其的分解效果并不理想。本文通過采用經(jīng)驗(yàn)特征函數(shù)來度量信號非高斯性的方法，改進(jìn)了FastICA算法，其能有效的對不同概率密度函數(shù)信

4、號進(jìn)行分解，克服FastICA算法的不足。通過仿真及實(shí)驗(yàn)分析，證明了該算法的有效性。 (3).開發(fā)了基于圖形化編程環(huán)境LabVIEw的監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)軟件。監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)軟件即上層管理單元，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的一個(gè)終端平臺，用戶通過它可以管理系統(tǒng)的硬軟件資源，并完成系統(tǒng)的監(jiān)測定位功能。其主要內(nèi)容包括：友好的人機(jī)交互界面、數(shù)據(jù)采集與處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)預(yù)處理、報(bào)警定位等。LabVIEw可變性、多層性、自助性的面板以及強(qiáng)大的信號分析處