封閉環(huán)境下管網(wǎng)泄漏非介入式監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、管網(wǎng)承載著物料的輸送，一旦泄漏極易造成嚴(yán)重的后果。封閉環(huán)境由于空間的限制，不便于以介入式安裝方式大量安裝儀表與布線，同時為了實現(xiàn)泄漏點的準(zhǔn)確定位還要求所有監(jiān)測點具有較高的同步性實現(xiàn)信號的同步采樣。因此，研制一套可以應(yīng)用于封閉空間的、以無線通信形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、且具有較高的信號采樣同步性能的管網(wǎng)泄漏非介入式監(jiān)測系統(tǒng)有著重要的意義和應(yīng)用價值。
　　為了實現(xiàn)封閉環(huán)境下管網(wǎng)泄漏信號的多點同步采樣，設(shè)計了一套基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的管網(wǎng)泄漏非介入

2、式監(jiān)測系統(tǒng)。設(shè)計并制作了磁鐵吸附式非介入式傳感節(jié)點機械裝置，通過放置于平板梁兩端的磁鐵，實現(xiàn)裝置的快捷裝卸;通過螺紋調(diào)節(jié)聲波傳感器端面和平板梁的水平標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)聲波傳感器端面與管壁的緊密接觸。設(shè)計了以XBee Pro S3B900HP和STM32F407VGT6為核心的無線傳感節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點。根據(jù)傳感節(jié)點的機械尺寸設(shè)計、制作了相應(yīng)的信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集/無線傳輸電路，設(shè)計制作了協(xié)調(diào)器電路。通過分析無線傳感節(jié)點在工作中時鐘偏差產(chǎn)生的原因

3、，比較了在無線傳感網(wǎng)絡(luò)時間校正技術(shù)中常見的硬件時鐘同步與軟件時鐘同步方法，利用XBee模塊的信號強度指示值(RSSI)脈寬調(diào)制信號觸發(fā)節(jié)點微處理中斷響應(yīng)，校正各個傳感節(jié)點定時器，結(jié)合GPS時間的無線授時，實現(xiàn)多節(jié)點同步采樣的軟硬件相結(jié)合的無線傳感網(wǎng)絡(luò)時間校正，在降低節(jié)點功耗的同時提高了系統(tǒng)的授時精度;傳感節(jié)點以DMA方式實現(xiàn)信號采樣與數(shù)據(jù)的無線傳輸，結(jié)合半滿溢出方式觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換，保證節(jié)點數(shù)據(jù)包完整性的同時最大程度的確保節(jié)點時間校準(zhǔn)的準(zhǔn)

4、確度。
　　在實驗室模擬的封閉環(huán)境下，以墻壁、WiFi模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼系K和干擾，驗證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性;以多節(jié)點采集同一信號的方式驗證了系統(tǒng)同步采樣授時的準(zhǔn)確性。搭建了非介入式氣體管網(wǎng)泄漏檢測實驗平臺，通過人工模擬泄漏實驗，測試驗證了泄漏監(jiān)測系統(tǒng)漏點定位的準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明:本課題所設(shè)計的封閉環(huán)境下管網(wǎng)泄漏非介入式監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的抗干擾性與避障能力，時間同步準(zhǔn)確，泄漏點定位精度較高，為封閉環(huán)境下管網(wǎng)的安全預(yù)警監(jiān)測提供了一種