一种高灵敏度输水管路泄漏监测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及信号监测领域，具体设及一种高灵敏度输水管路泄漏监测系统及方 法，利用混浊理论进行输水管路泄漏监测。
【背景技术】
[0002] 管路系统在水资源输送过程中起着举足轻重的作用，但是管路在长期的使用中 会出现不同形式的故障，如管路裂纹、管道腐蚀、管系禪合振动、管内水键W及阀口振动等。 为了确保工业生产的正常发展，管路泄漏故障的监测成为人们日益关注的问题。针对运些 问题，目前已经提出了一些解决办法。管路无损监测技术，如内窥镜监测法、红外监测法、 X射线分析法、磁粉监测、满流监测、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、小波变换监测方法被广泛地应用于管路系统的监测。然而，随着新材料在管路 中的大量应用W及管路安装形式的多样化，如管路弹性支撑安装、海底海床铺设安装W及 城市管路系统地下铺设埋藏等，使得传统的管路监测方法面临新的挑战。一些在金属管路 中性能很好的监测仪器在新材料和非金属管路中显得力不从屯、，甚至无法监测出明显的裂 纹故障；一些铺设埋藏在地下的管路则缺乏有效的监测方法。由此可见，工程实际中迫切需 要采取新的方法来实现管路的泄漏监测。
[0003] 在利用混浊理论进行管路泄漏监测时，传统的观点认为：当非线性系统的参数处 于混浊参数区域范围时，系统呈现出混浊行为，此时系统对初始条件敏感。但是，该敏感性 通常需要经过一定时间的演化才能体现，从而导致混浊对异常信号的监测能力缺乏实时性 和有效性；此外，由于系统只是对初始条件的变化有敏感，因此需要通过不断地改变初始条 件来监测异常信号，在具体工程实践过程中，则对应于如下操作：不断地"启动-开关"电路 来使系统在不同的初始条件下运行。运种操作，一是不利于系统的长期运行；二是监测效率 低下。因此，运些直观地、主观臆断的思路，阻碍了对混浊的科学应用。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是，针对现有管路泄漏监测存在的上述不足，提供一种 高灵敏度输水管路泄漏监测系统及其方法，系统不受管路材料、安装环境的限制，根据吸引 子的变化，迅速判断泄漏的存在；辅助使用盐水监测技术识别管路泄漏的大小。 阳〇化]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种高灵敏度输水管路泄漏监测系统，包括供电模块、混浊电路模块、水分监测传 感器和显示模块，所述供电模块、水分监测传感器和显示模块均与混浊电路模块连接；所述 供电模块用于为混浊电路模块供电；所述混浊电路模块用于产生具有交叉禪合项的混浊系 统，并将该混浊系统产生的混浊吸引子输出给显示模块，混浊电路模块内还设有传感器电 路模块，传感器电路模块用于产生影响混浊系统的交叉禪合项的电信号，使混浊系统产生 的混浊吸引子轨道剧烈变化发生轨道跃迁；所述水分监测传感器用于在监测到输水管路发 生泄漏时，利用传感器电路模块产生的电信号对混浊吸引子的影响，根据混浊吸引子的状 态对输水管路的泄漏进行监测；所述显示模块用于显示所述的混浊系统产生的混浊吸引子 轨道。
[0007] 按上述方案，所述混浊电路模块产生的混浊系统为=阶多禪合非线性系统。
[0008] 按上述方案，所述混浊电路模块包括敏感单元电路模块、参数调节电路模块和传 感器电路板块：
[0009] 所述敏感单元电路模块包含第=运算放大器0P3、第四运算放大器0P4、第五运算 放大器0P5和第一乘法器U2 ;所述第=运算放大器0P3的反相输入端通过电阻R16连接至 乘法器U2的引脚7,第=运算放大器0P3的同相输入端接地，第=运算放大器0P3的输出端 通过电阻R7与运算放大器0P3的反相输入端连接、通过电阻R5与第四运算放大器0P4的 反相输入端连接；所述第四运算放大器0P4的反相输入端通过电阻R15与第一乘法器U2的 引脚1连接、通过电阻R17与滑动变阻器Rv连接，第四运算放大器0P4的同相输入端接地、 并与第五运算放大器0P5的同相输入端连接，第四运算放大器0P4的输出端通过电阻R8与 第四运算放大器0P4的反相输入端连接、通过电阻R6与第五运算放大器0P5的反相输入端 连接；所述第五运算放大器0P5的反相输入端通过电容C2与第五运算放大器0P5的输出端 连接；所述第一乘法器U2的引脚2、引脚4、引脚6接地；
[0010] 所述参数调节电路模块包含第六运算放大器0P6、第屯运算放大器0P7、第八运算 放大器0P8、第九运算放大器0P9和第二乘法器U3 ;所述第六运算放大器0P6的反相输入端 通过电阻R13与第二乘法器U3的引脚3连接，运算放大器0P6的同相输入端接地、并与运 算放大器0P7的同相输入端连接，第六运算放大器0P6的输出端通过电阻R21与第六运算 放大器0P6的反相输入端连接、通过电阻R9与第屯运算放大器0P7的反相输入端连接；第 屯运算放大器0P7的反相输入端通过电阻R18与第二乘法器U3的引脚1连接，第屯运算放 大器0P7的输出端通过滑动变阻器Rv与第屯运算放大器0P7的反相输入端连接；所述第八 运算放大器0P8的反相输入端通过电阻RlO与第二乘法器U3的引脚7连接，第八运算放大 器0P8的同相输入端通过电阻R20接地，第八运算放大器0P8的输出端通过电阻Rll与第 八运算放大器0P8的反相输入端连接、通过电阻R12与第九运算放大器0P9的反相输入端 连接；第九运算放大器0P9的同相输入端接地，第九运算放大器0P9的输出端通过电容C3 与第九运算放大器0P9的反相输入端连接、通过电阻R19与第八运算放大器0P8的同相输 入端连接；所述第二乘法器U3的引脚2、引脚4、引脚6接地；
[0011] 所述敏感电路单元模块与参数调节电路模块相连，具体为：所述第一乘法器U2的 引脚1与第二乘法器U3的引脚1连接，所述第一乘法器U2的引脚3通过电阻R19与第八 运算放大器0P8的同相输入端连接，第一乘法器U2的引脚3同时与第九运算放大器0P9的 输出端连接，所述第二乘法器U3的引脚3与第五运算放大器0P5的输出端连接；
[0012] 所述传感器电路模块包含第一运算放大器OPl和第二运算放大器0P2,所述第一 运算放大器OPl的反相输入端通过电阻R2与第二乘法器U3的引脚3连接，第一运算放大 器OPl的同相输入端通过电阻R3与第一乘法器U2的引脚1、第二运算放大器0P2的输出 端W及电阻R15的一端连接，第一运算放大器OPl的同相输入端还通过电阻R14接地，所述 电阻R15的另一端与第四运算放大器0P4的反相输入端连接，第一运算放大器OPl的输出 端通过电阻R4与第一运算放大器OPl的反相输入端连接；所述第二运算放大器0P2的反相 输入端通过电阻Rl与运算放大器OPl的输出端连接，第二运算放大器0P2的同相输出端接 地，第二运算放大器0P2的输出端通过电容Cl与第二运算放大器0P2的反相输入端连接；
[0013] 所述水分监测传感器采用电阻检测模块Rw,电阻检测模块Rw的一端与所述第二 运算放大器0P2的输出端连接、另一端接地。
[0014] 按上述方案，所述供电模块包括串联而成的电源Vl、电源V2，电源Vl、电源V2为整 个混浊电路模块供电，第一至第九运算放大器OPl~0