[发明专利]混沌系统谐波响应管路监测系统

说明书

本发明公开了一种混沌系统谐波响应管路监测系统，包括混沌电路模块、无线振动传感器和控制器，无线振动传感器对输水管路进行定时监测并存储该振动信号，利用该振动信号对混沌电路模块进行扰动，若该振动信号中含有泄漏信号，则引起混沌电路模块的混沌系统涡卷数目和状态的突变；控制器将混沌电路模块的数据与预存信号样本库进行比对，判断输水管路是否发生泄漏。本发明通过远程监测管路漏点，根据多涡卷混沌系统的状态变化判断泄漏是否存在，较一般混沌系统更易于识别系统突变，并且具有较强的抗干扰能力。

技术领域

本发明属于输水管道信号监测领域，尤其涉及一种混沌系统谐波响应管路监测系统。

背景技术

输水管路是供水系统的重要组成部分，也是泄漏监测的重点。各种材质的管路在长期的使用中会出现损耗和故障，如管路裂纹、管壁腐蚀、接头松动等。在许多城市管路泄漏水量已超过供水总量的三分之一，造成水资源的严重浪费，泄漏监测正成为人们日益关注的问题。针对这些问题，传统的人工听漏已不能满足大规模监测的需要，目前已经提出了一些基于各种高新技术的管路无损监测方法，如内窥镜监测法、红外监测法、X射线分析法、磁粉监测、涡流监测、超声导波管路监测法，随后基于声发射技术和基于振动的监测方法也被广泛地应用于管路系统的监测。然而上述方法一般都是对管路施加主动激励，信号作用距离有限且容易掩盖泄漏信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种混沌系统谐波响应管路监测系统，通过远程监测管路漏点，根据多涡卷混沌系统的状态变化判断泄漏是否存在，较一般混沌系统更易于识别系统突变，并且具有较强的抗干扰能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种混沌系统谐波响应管路监测系统，包括混沌电路模块、无线振动传感器和控制器，若干个无线振动传感器安装在待监测的输水管路上；混沌电路模块的初始振荡频率为泄漏信号频谱低频区间的中点，无线振动传感器以相同时间间隔对输水管路进行监测并存储该振动信号，利用该振动信号对混沌电路模块进行扰动，若该振动信号中含有泄漏信号，引起混沌电路模块的混沌系统涡卷数目和状态的突变；控制器将混沌电路模块的数据与预存信号样本库进行比对，判断输水管路是否发生泄漏。

按上述技术方案，混沌电路模块包括电路供电模块、阶跃模块、积分模块、求和模块和显示模块，电路供电模块为混沌电路模块供电，阶跃模块用于产生涡卷分界面，设定阶跃模块中运算放大器的数目，确定涡卷的数目和位置，使多涡卷混沌电路系统具有奇数个涡卷；积分模块用于实现输入信号的反相积分功能；求和模块用于实现输入信号的反相求和功能；显示模块用于显示混沌电路模块产生的多涡卷轨道。

按上述技术方案，多涡卷混沌电路模块共包含十个运算放大器，其中第四运算放大器和第五运算放大器构成阶跃模块，第一运算放大器、第七运算放大器、第九运算放大器构成积分模块，第二运算放大器、第三运算放大器、第六运算放大器、第八运算放大器、第十运算放大器构成求和模块。

按上述技术方案，具体为，第四运算放大器OP4的反相输入端通过电阻R34与第二运算放大器OP2的输出端连接，第四运算放大器OP4的同相输入端与电阻R35连接并接地，第四运算放大器OP4的输出端通过电阻R38与第六运算放大器OP6的反相输入端连接；第五运算放大器OP5的反相输入端通过电阻R36与第三运算放大器OP3的输出端连接，第五运算放大器OP5的同相输入端与电阻R37连接并接地，第五运算放大器OP5的输出端通过电阻R39与第六运算放大器OP6的反相输入端连接。