傅金阳
摘要：城市供水网络是经济发展的命脉。随着社会的发展，建筑愈年久，管道深埋地下因而隐患不易察觉，基于DSP的供水管道智能漏水检测硬件系统设计有助于检测管道漏水状况。
关键词：供水管道；漏水检测；DSP芯片
1、系统结构
相关仪是供水管道泄漏检测的一种典型仪器，其基本的结构如图1所示。由两个传感器分别在疑似漏水点两端采集管道泄漏信号，通过无线或有线的方式传给主机，计算出漏水点的位置。
图1 管道泄漏检测相关仪基本结构 图2 漏水检测器总体设计结构图
本硬件设计中，针对主机而言，主要包括DSP最小系统及存储器扩展模块、信号采集模块、XBee无线通信模块、人机交互模块及电源模块等，如图2所示。
2、 DSP最小硬件设计
DSP是漏水检测器的核心处理器，功率谱估计、相关算法等实现都是由它来完成的。本设计选用DSP的具体型号为TMS320VC5402。DSP最小系统包括时钟电路、复位电路、JTAG ( Joint Test Action Group)调试接口电路等。时钟电路选用典型的晶振电路(20MHz)，再配合PLL配置，决定DSP的工作时钟。
3、 信号采集模块
（A）传感器的选型
选用TKWELL公司的T1500A压电式加速度传感器，其主要参数为:
1)灵敏度:500mV/g±5%;2)频率响应:0.5~2500Hz;3)质量:99g;4)电压源:18 ~30VDC;5)恒流激励:2~10OmA。传感器所需的恒流源可用LM317稳压集成电路来提供。
（B）信号放大与滤波电路
本次设计选用集成运放组建两级放大电路和滤波电路对原始采集信号进行调理，用到三个运算放大器，因此选用了四运算放大器LM324芯片来进行电路设计。
（C）A/D转换电路
由传感器采集到的信号经过放大和滤波处理之后，接着进行数字化处理，以便在DSP芯片中进行数字信号处理。综合考虑采样频率和采样精度等因素，本次设计选择TI公司的ADS8345作为A/D转换芯片。
（D）XBee无线模块
在进行漏水点定位时，需要两路泄漏信号进行相关运算从而估算出时间差，此时无线通信方式更具优势，本文选用Digi公司基于ZigBee协议可无线组网的XBee无线通信模块。
参考文献：
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[3]任娟娟,辛云宏.供水管道泄漏检测方法与技术[J].渭南师范学院学报,2011,26(10): 62-67.
作者简介：傅金阳、潘佳瑶，衢州学院2017级、2019级电气工程及其自动化专业学生；指导教师：叶志斌；项目基金：省部级大学生创新项目（2020R471004），国家大学生创新项目（202011488022）。