山 西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
第47卷第8期2 0 2 1年4月
Vol. 47 No. 8Apr. 2021
・ 101 ・
DOI ： 10. 13719/j. cnki. 4009-6822.4021.48. 438
基于小波分析的太古热网泄漏信号识别研究
齐卫雪石光辉
（太原市热力集团有限责任公司，山西太原030000）
摘 要：以太古一级网为分析对象，采用小波变换的方法对某次试验采集的泄漏主信号及辅信号进行分析。首先对泄漏信号进行
分解以提高信号识别度；然后对比选用haar 小波基对泄漏信号进行小波变换和降噪处理，最后利用压力值比较的方法对供热一
级网是否泄露进行判断。此方法可以实现主信号的有效识别，但由于辅信号泄漏时压力振幅过小，需要进一步优化算法。此文为 供热一级网突发泄漏快速定位提供了一定的理论基础。关键词：太古供热一级网，泄漏，压力信号，小波变换,haar 小波
中图分类号:TU995. 8 文献标识码：A 文章编号：100/-6825 （2021 ）08-6101-60
1概述
太古长输供热工程在城市供热中的影响力巨大，目前 已经实现了四个采暖季的平稳供热，上个采暖季最大供热
面积达到7 122万m 2，涉及用热单位十家。在三个采暖季 的运行过程中，太古一级网曾经由于各种原因发生过多次
突发泄漏事故，严重的造成了整个太古系统的短时间停运。 并且由于太古一级网管线位于市区主干道，运行期突发泄
漏时极有可能造成次生灾害。因此，当太古一级网发生突 发泄漏时，如何快速的判断查找泄漏点并快速进行隔离，是
保证整个一级网及长输供热工程安全平稳运行面临的一个 重要课题。
太古一级网系统是既有管网，不可能对整个管网不进
行大规模改动，利用现有技术检漏更换保温管或者外敷检 漏光缆显然不具备可实施性。根据实际需求，提出了太古
一级网突发泄漏时的快速定位方法，该方法是根据采集的 泄漏瞬间压力信号的不同特性，对其进行有效识别后，将识
别结果反馈给上位机，再结合地理信息系统实现定位⑴。 经过多次试验，已经实现了对泄漏瞬间压力信号的完整有 效采集，该方法的难点及核心在于对泄漏瞬间压力信号的
有效识别。本文以太古一级网为分析对象，采用某次太古
一级网压力信号数据进行分析，研究泄漏瞬间压力信号的 识别算法。
2试验简述及信号采集
本文选取太古一级网五座热力站进行相应试验，利用
一座热力站进行排污，模拟管线突发泄漏情况，采用参考文
献［2］的小型压力波硬件对试验时的泄漏瞬间压力数据进
行采集。在试验时，通过不同的阀门开度模拟泄放时压力 波变化情况，为避免全网平衡及附近补水对压力信号的干
扰，退出平衡并关闭周边热力站补水。在试验时，在每座热
力站安装一部高频率（22 Hz ）压力信号采集器，采集五座实 验热力站一级网压力用来进行分析。参
与实验五座热力站
分别为217站、222站、234站、243站、221站，具体位置分
布见图1，其中213热力站为泄放热力站（用于模拟管线突 发泄漏情况）。试验采集到的各站泄漏瞬间压力值如表1
所示，泄漏瞬间原始压力信号如图2所示，横坐标代表采集
echo什么意思数据个数，纵坐标代表泄漏点压力。此图只用来表示各热 力站泄漏瞬间压力变化趋势，不表示泄漏对各站压力影响
的时间先后关系。feverish
图1试验热力站分布图
表1试验热力站泄漏瞬间压力值
好莱坞明星艳照下载MPa
数据个数
站号
1 2 4 4 51……4 9964 9974 99848885 000
压力/MPa
217热力站0. 844 746
0. 849 629
0. 849 455
0. 849 28
0. 849 571
0.804 778
0. 399 023
0.440 545
0.808 9670.807 910221热力站 1.072 852
1.074 014
1.477 212
1.477 744
1.474 212
1.064 340
1.064 477
1.065 175
1.064 344
1.042 549
222热力站0. 820 598
0.820 598
0.820 5980. 820 598
0.820 19
0.811 550.812 714
0.812 575
0.810 559
0.810 714
234热力站 1.419 603
1.419 196
中国雅思官网1.412 196
1.412 04
1.414 122
1.409 5
1.412 766
1.010 344
1.009 440
1.019 984
243热力站
0.985 2280. 984 7880.984 7190.985 4480. 984 7880.982 4110.989 040.989 040.981 9210.982 49
3试验信号的处理
无论是太古一级网泄露试验的采集过程还是其他信号 的采集，数据采集过程中都受到外界环境干扰，采集到的泄
漏压力信号混杂有噪声，为了提高判断的准确性，需要对采集到的泄漏压力信号进行处理。传统的处理方法傅里叶变 换方法是一种纯频域分析方法，只能对信号做全局变换，不 能表达信号的局部特性。小波变换是一种同时具有时频特
性的分析方法，具有多分辨率分析的特点。即在低频部分
收稿日期：2022-12-04
作者简介：齐卫雪（1986-），
女，工程师
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山 西建筑
-102 ・
时间分辨率较低，频率分辨率较高；在高频部分时间分辨率 较高，频率分辨率较低。本文利用MATLAB 小波工具箱对
太古一级网本次试验的泄漏瞬间压力信号进行分析处 理⑶。
0.50.4
0.3
500
万圣节的英文单词- —-217立占
- 221 站-
---- 222立占_ — 234站1 /-----243 站1 "5 ---—f
1111
数据个数
图2试验采集到的各热力站原始信号
3.1 小波基选择
对某次太古一级网试验采集的泄漏瞬间压力信号进行
小波变换，小波变换的关键因素是小波基的选取，不同的小
波基具有不同的特点，选取小波基函数的不同，滤波效果也 会有所差异。以210热力站的泄露压力信号为例，采用不 同的小波基在同一尺度下进行小波分解。分别选用haar,
db3,db5和sys2小波基对泄露压力信号进行5层分解，分
解结果如图3所示，其中2表示原泄漏瞬间压力信号。
"气
―:-------------------------------------------------------------r 05001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 0004 5005 000
0.5卜
05001 0001 5002 0002 500db33 0003 5004 0004 5005 0000#5 —
X 500
1 0001 500
2 0002 500db5
3 0003 500
4 0004 500
5 0000.5卜
500
1 0001 500
2 0002 500
3 0003 500
4 0004 500
5 0000#5 —
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
数据个数
图3不同小波基对信号做小波变换的结果比较图
由图3可以看出，利用har 小波基对信号进行分解，能
够很好的识别泄漏瞬间压力信号；另外，参考其他波形处理 的文献，对于连续性较差的波形，haar 小波具有最高的时间 分辨率，能够很好的识别瞬时特征。因此，选用haar 小波
基进行小波变换。
3.2尺度确定钟彬娴
根据以上分析结果，选用haar 小波对泄漏瞬间压力信
号进行9层分解，结果如图4所示。
由图4可以看出，第五层分解已经能够看出信号的变
化趋势，但第九层分析效果最好，波形的显示更加直观，因
此，选用尺度9对泄露压力信号进行分析。
4对泄露信号进行定位
利用hrr 小波基对泄漏瞬间压力信号进行小波变换
后，选用启发式阈值选择（heursure ）作为阈值选择规则；进
行软阈值处理；消噪后的泄漏瞬间压力信号如图5所示。
利用压力平均值比较的方法，判断泄漏出现的时间。 由图5可以看出，泄漏瞬间压力波形维持时间在500个点
左右，因此我们选择500个采样点作为一个比较段。假设 正常运行时压力波动范围为P ，分钟前500个
数据平均
值与当前500个数据平均值的差值为4P，如果A P 〉P ，则
说明该段时间有泄露。具体判断步骤如下：
1） 取某个热力站o 时刻500个数据点计算平均值
P （）；
2） 再取该热力站o 时刻的1分钟前的500个数据点计
算平均值P （o ）；
3） 如果两个时刻的压力差值P （o ）大于此热力站正常
运行时压力波动范围P ，则说明此热力站的一次管网可能
存在泄漏现象。此时报警提示运行人员，进行管网巡查，确 定漏点具体位置，实施抢修；
4） 如果附近几个热力站同时出现泄漏报警，则推断漏
点在这几个热力站之间，缩小管网巡查范围，快速发现
漏点。
1
l 第1层近似系数曲线
0.5：---------------------------------------------------------------------------\________________________________
0________________________________________________________________________________500
%
000 1 500 2 0第&层暮系数曲0 3 500 4 000 4 500 5 000
0.5 - ______________________________一n ________________________________________________________________________________0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000
% 第3层近似系数曲线
0.5 - ______________________________一0________________________________________________________________________________0
500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 0001厂 第4层近似系数曲线
0-5 -
\
一
）00 2 500 3 00
第6层近似系数曲线
层近似系数曲线
似系数曲线
）00 2 500 3
第7层近似系数曲线
数据个数
图4用haar 小波基在不同尺度下对信号做小波变换的结果比较图
K
出
500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000
数据个数
图5去噪后泄漏瞬间压力信号
某个点（热力站）判断方法如图6所示。
图6判断方法示意图
利用该判断方法对太古一级网五个热力站的试验数据
进行测试。在211热力站和222热力站出现泄漏信号，判 断漏点在两个热力站之间；
（下转第105页
）
第47卷第8期
2021年4月林婷莹：关于变风量空调系统的探讨及分析-105-
长的直管段来保证气流的均匀度。n集中空气处理机组的风机余压应为AHU设计最大风量下的阻力及末端消耗的压力降之和。综合考虑出投资、能耗和全寿命周期后，末端所需的全压降建议取125Pa-192Pa[5]。
4结语
相对传统定风量系统而言，变风量系统的控制更为复杂，对系统设计合理性和设备控制的要求较高。实际工程中，变风量系统存在的设计粗犷及设备控制调试不精准等问题，均严重影响系统运行的稳定性及空调节能效果。变风量技术对我国节能事业具有重要的意义，在研究及发展变风量技术这条道路上，我们任重而道远。
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Discussion and analysis on VAV air conditioning system
Lin Tingying
(Fujian Branch,China Southwest Architectural Design and Rearch Institute Co.,Ltd.,Fuzhou374000,
马云对话扎克伯格China) AbstracO:VAV system has the advantages of energy saving,flexible control aad so oo,aad it is more aad more widely ud.This paper introducna thn Vefinibon of VAV system,expouudt thn classibcatioo,chaocteOshcs aad applicnhoo scope of VAV system, and putr forwarg thn steps aad key points foe thn reasodaaix Uesigd of VAV system.
Key words:VAV system,sindx Uuct VAV tewninvi uuitxs,fan powered tewninvi unitxs
(上接第102页)实际模拟测试时,217热力站为模拟泄放的热力站，测试点位置离泄漏位置最近，一级网压力波动
明显，能够在泄漏时刻识别出泄漏信号，在3600- 3740段发生泄漏，判断结果与图5相符。对于泄漏辅信号，离泄放站最近的222热力站，压力波动有一定的衰减，但是仍然能够识别出泄漏压力信号；但是其余三个热力站，由于距离较远，泄漏压力信号衰减严重，利用此方法不能进行有效识别。
5结语
本文利用have小波基对泄漏压力信号进行小波变换，泄漏压力信号在去噪之后能够有效的滤掉干扰信号；再利
用平均值比较法，用当前时间段与前1分钟时间段平均值的差值与正常压力波动范围进行比较，通过
比较结果能够
判断出泄漏压力主信号是否出现泄漏。本文的研究方法为太古供热一级网泄露的判断提供了一定的理论基础，也为行业内供热管网的管理提供了一种方法。但是，在泄漏信号传递过程中，压力信号衰减严重，泄漏压力辅信号变化不明显，还需对泄漏压力辅信号识别以及判断算法进行研究，形成综合的识别判断方法，提高供热一级网突发泄漏时的快速定位方法的准确性。另外，在判断是否发生泄漏时，压
力波动范围P0值的大小，跟具体的热力站以及初寒、严寒、末寒期的流量有关系，不能一概而论。
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ReyrcO on signal iteytificution of
Taiyuan-Gujiao heat pply networC bad on wavelei analysis
Qi Weixue Shi Guanghut
(Taiyuua Thermal Powcc Group Co.,Ltd.,Taiyuua030000,China)
Abstract：TaPind the fLrst-class Taiyuan-Gujivo detworO vs thn apalysis object,thn papxt ahopts thn
wavelet traasfown methoo te aaalyzx the collected1630x11-main81^3X0and auxiliao sindais from some0乂卩601110^,U isso I vcs the1630x11-siydais te improve the sindai inedtificohop ohv,comparet the wavelet上.—％.anU noisy..衣出^of the leahm-siynais by haar wavelet basis,maPes juuyment whether the heat supply netwoO leapt ot dot by ahoptm-the compaWson of possuiw value,anU the methoO can realixx the edective medtibcatmp of the main siynaU,but the calcdatinv methoo shoplU be optimized fot the smallet pressyre am-plituue Uurin-the leaPaae of W c auxiime siy—U,so vs te provibd somd theerePc fopudatiop for W c ediciedt of W c uw yent leap a pe from the fioWclass heat supply networO.
Key words:Taiysan-Gujiao heat supply first-class networO,leaPaae,pressyre siynai,waveldt tnsfoori,haar waveldt
