煤矿井下供水管道泄漏定位算法研究及软件实现

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煤矿井下供水管道在维持井下安全生产中起着十分重要的作用,它为井下的煤层开采、消防安全、降尘等生产过程提供水源。煤矿井下的供水管道多数是在建矿初期铺设。由于外界腐蚀、人为破坏等原因,管道常会出现跑、冒、滴、漏等现象。这不仅浪费宝贵的淡水资源,影响矿井的正常生产,还给企业造成了巨大的经济损失。而目前我国大多数煤矿井下都是采取人工巡查的方式对供水管道进行泄漏检查,该方式费时费力,不能及时发现管道泄漏。因此,设计一套可靠准确的管道泄漏定位算法及软件就显得尤为重要。  本文首先介绍了煤矿井下供水管道泄漏定位算法的设计。设计的算法是采用流量平衡法和负压波法相结合的方式。首先用流量平衡法判断管道是否发生泄漏,以排除因正常工况操作引起的干扰;若管道发生泄漏,利用负压波法进行泄漏定位计算。针对井下供水管网中的单根直管道和分支管道结构,介绍了算法的具体实现并对其进行了仿真。另外,考虑到煤矿井下环境复杂,现场采集到的泄漏信号中含有大量噪声,为了提高泄漏定位精度,在泄漏定位计算之前利用小波阈值消噪对信号进行处理。  在泄漏定位算法的基础上,利用组态王KingView6.53和MATLAB联合设计开发了一套泄漏定位软件。该软件实时动态的显示管道的流量、压力信息,并同时把流量、压力值存入数据库中,以方便数据的查询和分析。当管道压力出现欠压、超压或者流量不足时,软件能够进行声光报警,提示工作人员注意。若管道发生泄漏,泄漏定位软件能够迅速准确的确定泄漏点的位置。  为了测试设计的泄漏定位软件的定位精度,在实验室中搭建了管道测试平台。测试结果表明泄漏定位软件具有较高的定位精度,可满足井下管道泄漏定位要求。
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