超声波流量计在管道泄漏监测系统中的应用

任务调度与管理程序是系统的核心管理模块，主要利用操作系统的多任务性，实现程序对整个系统任务进行调度。

数据采集模块主要利用高速数据采集卡对外部传输来的信号进行准确快速地采集，保证后续数据处理的实时性和准确性。

数据传输模块利用VXD技术编程实现采集卡的虚拟仪器驱动程序，提供了对DMA中断和部分I／O的操作，主要完成将采集卡采集的数据转换成可方便处理的二进制代码文件和数据库源文件。

混沌算法处理模块是整个系统的核心模块，利用理论研究中的混沌处理算法对信号进行分析处理，提取管道泄漏特征信息，提高判断的灵敏度和可靠性，从而解决信号的处理与识别工作。

显示打印模块利用Matlab强大的图形显示功能实时给出混沌振子的间歇混沌图像和信号处理结果，并可完成实时输出。

日志数据库模块完成数据的动态更新和复杂的查询任务，本系统使用的是微软公司的数据库管理系统MS SQL Sever 2000，用ADO进行配置数据库、设置数据源，实现本系统的对数据库访问的实时高效的功能。另外，为了保证数据传输准确快速地进行，数据通讯软件的设计具有多级的数据纠错和数据压缩功能。

5 混沌算法处理模块

混沌算法处理模块是整个系统软件的重要部分。它主要包括两个部分的内容：信号预制的实现和混沌振子的实现。

信号预制的过程是指在信号进入混沌振子阵列前将其频率压缩至1～10范围之内的过程。鉴于本课题将首先应用于微弱超声信号的测量，而由于不同的实验可能采用的超声发射频率不同，所以定义表征超声发射信号频率的全局可变参量float Pre_Proc。又因为发射信号频率的已知性，故而很容易经过判断后将频率进行压缩。混沌振子的实现包括单个振子的实现和时间尺度变换算法的实现。

用四阶龙格一库塔法求解，计算公式为(h为算法步长)：

时间尺度变换的方法很简单，就是将龙格库塔法中的积分步长取为初始值的1／ω即可。软件中我们定义RungKutta(float Pace，float w)函数来完成步长为Pace、参考频率为w的Duffing方程的数值积分。

在信号频率确定后，信号的相位值可由锁相方法确定，而幅值则可根据混沌周期段最大幅值对应的矢量合成峰值减去该混沌振子的参考信号幅值来确定。

运用混沌算法准确地提取了压力信号中所包含的负压波信息，定位精度在1%以内，满足工程应用要求。

6 结语

结合管道输送的实际情况，针对原油管道泄漏监测技术及其运行监测系统进行了深入的研究，利用超声波流量计，依据流体的流量与超声波流量计传播速度之间的关系，对管道流量进行实时连续监测。充分发挥计算机网络的优势，建立管道泄漏监测系统，以达到及时发现泄漏，并准确地确定其位置的目的。