基于虚拟仪器的水管道泄漏检测定位系统的实现

　　1　引　　言

　　管道作为城市供水系统中可利用水资源的主要载体,其安全性能已成为关系民生的重大问题。然而近几年来管道事故频频发生,其中人为损坏所占的比重越来越高,它造成了可利用水资源的极大浪费,因此开发一套水管道泄漏监测定位仪器有着很强的现实意义。虚拟仪器技术是计算机技术、通信技术与仪表技术相结合的产物,具有高度的可扩展性以及强大的分析能力,它代表了仪表的一个发展方向。本文在借助声发射检测法对水管道检漏,然后通过互相关分析法确定水管道泄漏位置的基础上,设计了一套基于虚拟仪器的水管道泄漏检测定位系统,在水管道泄漏的检测定位实际应用中取得了不错的效果。

　　2　系统的检漏与定位原理及系统构成

　　2·1　系统的检漏与定位原理

　　材料或结构受力作用时产生变形或断裂而以弹性波形式释放出应变能的现象,称为声发射。声发射检测法的基本原理是:当水管泄漏时,管内外的压力差使得水通过漏点或裂缝到达管外时会产生涡流,涡流产生振荡变化的压力或声波,声波可传播扩散并在管道内建立声场,同时将泄漏时产生的噪声作为声源,通过设置好的传感器拾取声波,进行处理,以确定是否发生泄漏。

　　互相关分析法是较常用的定位方法。如图1所示,其基本原理为:如果破坏性源位置固定不变,信号在管道的传播速度已知,且传感器位置也已知的情况下,只需确定两个传感器A,B接收到信号的延时τ0就可确定位置。具体的定位计算方法为:由泄漏处产生的声波波形传到两传感器产生一个时间差τ0,τ0与两传感器间的距离以及声波传播速度的关系可以用以下这个公式来表示:

　　2·2　水管道泄漏检测定位系统的构成

　　2·2·1　系统的硬件组成

　　水管道泄漏检测系统硬件由一台主机、一台主无线数传机、多台从无线数传机、数据采集卡等部分组成。主机采用IP610的工控机,它的主频率为1·44GHz,配置为80G硬盘,512M内存,彩色显示器,打印机以及键盘和鼠标。无线数传机采用FC2201M数传电台,用于遥测、遥控和遥感等领域,进行数据和语言传输。它具有通用和选址两种工作模式及单、多级组网方式,通过RS232接口与计算机相连。数据采集卡由DSP、16位A/D转换器、信号调理器、振动传感器、稳压电源等组成。DSP芯片完成数据采集、处理和控制、协调串行通信口向从数传机发送信息。振动传感器属于ICP型传感器,这种传感器本身是无源的,需要信号调理器提供恒流源才能工作。硬件结构　如图2所示。