供水管道泄漏定位检测系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com供水管道泄漏定位检测系统设计Designonthelocationdetectionsystemofwatersupplypipelineleakage李忠虎，郑欣欣LIZhong-hu．ZHENGXin—xin(内蒙古科技大学信息工程学院，包头014010)摘要：针对供水管道泄漏时的信号比较微弱且混有大量噪声问题，研究设计一款可操作性强的管道泄漏定位检测系统。系统以STM32单片机为核心，主要包括放大模块、滤波模块、数据采集及传输模块的设计，并利用LabVlEw虚拟仪器中相关分析模块设计泄漏检测定位软件系统。实验结果表明：该系

2、统泄漏定位准确度高、实时性强，能够满定实际工程需要。关键词：供水管道；STM32；LabVlEW；泄漏定位中圈分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009-0134(2015)07(下)一0054—03Ooi：10．3969／J．issn．1009-0134．2015．07(下)．170引言L>L)，假设管道在C点发生泄漏，当相关函数值达供水管道常年埋于地下受水压变化及天气环境变到最大值，即可求出两传感器泄漏信号的时间差o。此时可以用式(1)确定泄漏点C的位置吲。化影响大，管道易被腐蚀而发生泄漏。这种现象不仅浪费我国宝贵的淡水资源，还会对地上的建筑物及公共设

3、r一三一，c0×一施带来严重的破坏，因此及时发现供水管道泄漏点位置2，一±，c。×(1)并进行处理有重要的现实意义n。针对以上问题，本文一2设计供水管道泄漏定位检测系统，主要包括信号调理单元、数据采集与存储单元，将所采集到的数据在虚拟仪式中L为管道总长，L。、L：分别为漏点距两端的距器上进行相关定位分析，通过实验验证，该系统可以实离，，c。为两传感器泄漏信号的时间差，V为管道中声音现对泄漏点较准确定位。的传播速度。1供水管道泄漏信号系统原理2泄漏定位检测系统方案设计当供水管道发生漏水时，漏出管道的水会与漏口发针对供水管道泄漏信号的特点，在平衡成本和功能生摩擦，周围

4、介质也会随着水流产生摩擦声，这些碰撞的前提下，开发的供水管道泄漏定位系统主要包括传感或摩擦都会产生不同频率的振动，从而产生漏水声【2】。器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上相关定位检漏就是使用两个传感器在管道两端采集漏水位机定位模块等。泄漏定位一路检测系统的框图如图2声音信号，而后对采集到的两路信号进行相关运算来确所示。定漏点，相关检测方法如图1所示。苎竺竺卜塑．1兰竺H!!!感器1漏点C悖感器，图2泄漏定位检测系统框图llll2．1SR10传感器AB—在供水管道泄漏信号检测中，谐振式高灵敏度传感器是使用最多的一种。本文选用声华公司的SR10谐振

5、式传感器，测量温度范围是．20℃～120℃，图1相关检测方法原理图通过经验了解管道泄漏产生的振动信号的频率段L是被测管道的长度，A、B为管道的两个端点，C为20Hz～2kHz，SR10谐振式传感器频率范围为为漏水点。L。、L2分别为漏点距两端的距离(假设1Hz~15kHz，完全满足本文测量要求。收稿日期：2015-03—19基金项目：国家自然科学基金：供水管道泄漏信号机理及弱信号检测与处理方法研究(61362023)作者简介：李忠虎(1969一)，男，内蒙古凉城人，教授，硕士，研究方向为传感器技术、过程参数检测与控制、智能仪器及应用。【54】第37卷第7期2015

6、—07(下)学兔兔www.xuetutu.com2．2信号调理电路2．2．2滤波电路根据对泄漏的基础理论可知其能量主要分布在2_2．1放大电路20Hz~2kHz频段。为了能有效的提取泄漏信息，系统AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要采用了NE5532双运放带通滤波的方法提取有用信号。一个外部电阻来设置增益，增益范围为1～10000。同它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高时AD620具有低失调电压(最大为50uV)和低失调偏的小信号带宽，电源电压范围大等特点本设计为有源滤移(最大0．6~tV／~C)，使之适合供水管道调理电路的应波，可以不使用

7、电感而实现任何响应，并且避免了棘手用。放大电路如图3所示，在设计的过程中使用了软件的磁泄漏问题。滤波电路图如图5所示，Multisim软件滤Multisim对设计出的放大电路进行验证，在函数发生器波特性仿真结果如图6所示。输入相应参数，最终仿真结果如图4所示。ne5532成型露：蒙一：譬兰-：：薹l≤蓬蔓兰鍪：墨：：譬：：：：囊：：：薹：2蔓兰未乏：：兰：：_舅锄∞_L-^竿_——————0————_1——————————0—二===：椭u10．~mI加I∞舶IOl~kt删100．00M．~mT。⋯⋯’⋯⋯⋯⋯’l_-．⋯’⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。：抛

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