基于压缩感知的电动燃气调压器气压检测研究

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1、基于压缩感知的电动燃气调压器气压检测研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：黄桂华指导教师：仲元昌教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一五年四月ResearchontheCompressedSensingforAirPressureDetectionofElectricGasPressureRegulatorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforMaster’

2、sDegreeofEngineeringByHuangGuihuaSupervisedbyProf.ZhongYuanchangSpecialty:Communication&informationsystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要燃气调压器是城市燃气输配系统的重要设备之一，燃气调压是实现优质高效地利用天然气资源的关键环节。既快速又尽可能

3、精确地获取进出口压力值，是为后续压力调节提供精确原始数据的有效保证，从而提高调压的准确度和精确度。随着利用多传感器阵列来实现进出口气压的检测，形成大量的冗余数据。并且传感器阵元失效的情况下传感器阵列采集到的数据不完整，导致调压不准确，为了在电动燃气调压器气压检测过程中科学而高效地采集信息，在深入研究电动燃气调压器气压检测方法的基础上，对应用压缩感知技术来实现进出口压力信息检测做了研究，在某些传感器失效的情况下，将已有的数据采集过程和重构过程结合起来，充分利用数据的稀疏特性，重构出原始信号。本文的主要研究

4、工作有：①在采用多传感器阵列对电动燃气调压器进出口压力进行检测的方案基础上，深入研究了现有的燃气调压器压力检测现状和压缩感知技术原理，针对传感器阵列数据采集过程中数据量大和数据冗余的问题，提出了基于压缩感知的电动燃气调压器气压检测方案。②设计了基于压缩感知的电动燃气调压器气压检测模型，给出了系统流程图，充分发挥压缩感知的思想及技术优势，将其引入到电动燃气调压器进出口压力检测中，利用布置在电动调压器内部的传感器节点内和节点间的时空特性，分析了实测得到的进口压力信息在不同稀疏域下的稀疏效果，为应用压缩感知技

5、术提供了理论前提。③以电动燃气调压器进口压力信息的重构仿真分析为例。分别用三种不同重构算法对采集的进口压力信息进行重构仿真，得出了可以利用重构算法精确重构原始信号的结论，验证了将压缩感知技术应用到电动燃气调压器压力检测方案的可行性。在此基础上，分析了三种不同算法的重构误差、压缩比，并通过仿真得到了某些传感器阵元失效的情况下的重构效果图，得出了利用压缩感知技术可以大大减少整个系统的测控数据量，在传感器阵元失效的情况下仍能恢复出原始数据的结论。理论分析和仿真实验结果表明：本文提出的基于压缩感知技术的电动燃气

6、调压器气压检测方案能够大大地减少传感器信息采集的数据量，消除数据冗余，提高系统数据处理效率。关键词：多传感器阵列，压缩感知技术，重构算法，性能分析I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAsoneofthemajorequipmentincity'sgastransmissionanddistributionsystem,agaspressureTraditionalgasregulatorgenerallyusesthemechanicalcontrolledprinciple.Theregul

7、atingaccuracyisnothigh,sothatgascannotbesufficientlyburned.Itcangiverisetoenergywasteandenvironmentalpollution,andeveninducegassecurityissues.Inordertofundamentallysolvetheexistingproblemsofthemechanicalgasregulator,electricpressureregulatingisthemaintre

8、ndforfutureregulator'sdevelopment.Intheelectricregulatingmodel,accuratepressuredetectionofthegasregulator'sinletandoutletplaysthekeyroleinimprovingtheoverallperformanceforprovidingthereliableoriginaldataforfinallyrealizing