城市供水管網(wǎng)聲波檢漏及定位技術(shù)研究.pdf

1、城市供水系統(tǒng)是城市存在與發(fā)展的必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。我國城市供水管網(wǎng)泄漏現(xiàn)象嚴(yán)重，造成水資源的大量浪費(fèi)。面對這種情況，城市供水管網(wǎng)泄漏管段的確定和泄漏點(diǎn)的精確定位顯得尤為重要。目前，對于長輸油、輸氣管道的泄漏檢測定位技術(shù)已趨于成熟并在實(shí)際檢測中獲得了較好的效果。由于城市供水管網(wǎng)有別于輸油、輸氣管道，具有空間分布復(fù)雜、分支和節(jié)點(diǎn)多、泄漏形式不一、管道條件（如管內(nèi)壓力、管材、管徑、管壁厚度、管道接口形式和埋設(shè)條件等）復(fù)雜多變等特點(diǎn)，因此無法將

2、輸油、輸氣的檢測方法直接應(yīng)用于城市供水管網(wǎng)之上?；诼暡ǖ某鞘泄┧芫W(wǎng)的泄漏檢測方法種類眾多，本文是通過安裝在管道外側(cè)的壓電加速度傳感器獲取泄漏信號，對信號進(jìn)行處理、分析，確定泄漏位置。針對泄漏聲信號的產(chǎn)生機(jī)理、信號去噪、時延估計(jì)定位算法優(yōu)化、異型管道定位算法和構(gòu)建供水管網(wǎng)智能檢測定位系統(tǒng)這些方面進(jìn)行了完善和創(chuàng)新研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析管道泄漏類型和泄漏原因，分類討論管道泄漏處聲源。⑵研究泄漏聲波信號的傳播特性、頻率

3、特性和衰減特性，分析不同條件下聲波信號的特點(diǎn)和影響。⑶研究小波去噪原理、小波變換和基于閾值的小波去噪方法。針對軟、硬閾值去噪法存在的缺陷，提出改進(jìn)的方法。⑷重點(diǎn)研究LMS自適應(yīng)時延估計(jì)法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)方法。因聲波傳播速度受管徑和管道材質(zhì)等影響，故提出供水管網(wǎng)中異型管段定位算法。⑸研究供水管網(wǎng)智能檢測定位系統(tǒng)的組成和各部分功能，基于MATLAB軟件強(qiáng)大功能，構(gòu)思城市供水管網(wǎng)泄漏定位軟件。⑺管道泄漏產(chǎn)生的聲源主要有泄漏口處的泄漏聲、高

4、壓水頭撞擊聲和周圍介質(zhì)摩擦聲，本文主要以漏口處泄漏聲作為研究對象。⑻泄漏聲波信號的特性主要受傳播距離、泄漏口大小、管內(nèi)壓力、材質(zhì)彈性模量、媒質(zhì)的粘滯吸收、熱傳導(dǎo)吸收和水中氣泡的散射等因素影響。⑼小波去噪具有自適應(yīng)性和多分辨率分析的特點(diǎn)，是一種有效的去噪方法。本文提出了一種新的閾值方法即自適應(yīng)函數(shù)高次逼近法。自適應(yīng)函數(shù)高次逼近法彌補(bǔ)了軟、硬閾值去噪中的缺陷，具有優(yōu)異的去噪效果。⑽采用LMS自適應(yīng)時延估計(jì)法對地下供水管網(wǎng)進(jìn)行泄漏定位，針對供