CN107646642A - 一种地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于园林灌溉技术领域，公开了一种地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，设置有喷滴灌机，所述喷滴灌机焊接在圆形板上，圆形板下方焊接有升降支柱，在圆柱筒壁的中上部分安装有压力传感器单元一，在圆柱筒壁的上部分的右侧开槽有圆形孔洞，所述水钢管通过衔接开关口和喷滴灌机相连接，水钢管上下侧分别安装有滚动轮杆，在水钢管右侧胀接可伸缩水管，在滚动轮杆与圆柱筒壁交界处安装有压力传感器单元二。本发明通过压力传感器单元的设置可准确无误的判断地埋伸缩式喷滴灌装置所出现的故障，从而有利于解决在园林灌溉过程中的问题，该系统设置思路简单清晰，适合推广生产。
Description
技术领域
本发明属于园林喷灌技术领域，尤其涉及一种地埋伸缩式喷滴灌装置的故 障判断系统。
背景技术
目前，园林灌溉历史悠久，随着生活水平的提高，人们对于园林灌溉的质 量要求都有很大的提高。园林灌溉技术在现在和未来都有一定的发展空间。产 品市场的现状和未来在国内和国际上都有飞跃发展的趋势。国际中都有比较完 善的园林滴灌系统。园林灌溉的方式也正朝着多样化的方向发展。
传感器技术的发展给人们的生活带来了巨大变化。声波传感器就是一种广 泛使用的传感器。声波传感器的基本原理是：波在某一特定结构中传播时，其 弥散特性(即波数与频率之间的关系)是一定的。当外界物理量变化时，如温 度、电场、磁场以及结构质量等等发生变化，这种变化会改变波的传播特性如 波速或频率的变化，因此，通过波的波数与频率之间关系的变化可以反推外界 物理量的改变。所以，理论上计算波在特定结构中传播的弥散关系(即波数与 频率间的关系)可以指导声波传感器的实际设计。
波的弥散方程一般为一个关于波数与频率的二元超越方程，当求解复波数 域中弥散关系的解时，方程变为更复杂的三元超越方程，而且弥散方程的系数 是可能含有复数的，因此这类问题的求解很困难，一般只能对极特殊的十分简 单的情况求解出弥散关系，这对于各种不同结构的声波传感器的分析是远远不 够的。而利用本发明提供的方法，可以高效、广泛地求解各种表声波或体声波 谐振器、滤波器和传感器等结构中波传播问题的色散方程和频率特性。求解得 到弥散关系后，可以很容易求解出相应的位移场、应力场等传感器内的物理场。 这对传感器的工作模态选择，传感器的结构设计提供了有力的指导。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术无法清晰的判断地埋伸缩式 喷滴灌装置所出现的故障问题，造成园林工作上的延误，造成一些不必要的损 失，使园林工作进程缓慢，达不到理想效果；而且现有技术判读数据准确性差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种地埋伸缩式喷滴灌装置的故 障判断系统。
本发明是这样实现的，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统包括： 喷滴灌机、压力传感器单元一、圆形板、升降支柱、滚动轮杆、水钢管、可伸 缩水管、压力传感器单元二、衔接开关口、圆柱筒。
所述喷滴灌机焊接在圆形板上，圆形板下方焊接有升降支柱，在圆柱筒壁 的中上部分安装有压力传感器单元一，在圆柱筒壁的上部分的右侧开槽有圆形 孔洞，所述水钢管通过衔接开关口和喷滴灌机相连接，水钢管上下侧分别安装 有滚动轮杆，在水钢管右侧胀接可伸缩水管，在滚动轮杆与圆柱筒壁交界处安 装有压力传感器单元二。
所述压力传感器单元一或压力传感器单元二的数字调制信号x(t)的分数低 阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭， 当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时， [x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述压力传感器单元一和压力传感器单元二通过无线连接位于地上地埋伸 缩式喷滴灌装置的故障评价模块，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障评价模块 的评价方法包括：
首先，建立分析对象与安全指标因子间的综合信息评价体系，评价体系是 由n个分析对象m个指标构成的系统，从而得到初始信息评价矩阵：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对A′中各指标归一化处理：
归一化的指标：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
miin{a′ij}—矩阵A′中第j列的最小值；
miax{a′ij}—矩阵A′中第j列的最大值；
aij—规范性信息矩阵中对应于第i行j列的元素，规范性信息矩阵A可表 示为：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
然后，根据规范性信息矩阵，确定第i个分析对象下第j项指标的指标值的 比重：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
最后，由熵权法计算第i个分析对象的熵值
其中，Ti—定义为第i个分析对象的信息熵；
pij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
同理，可求得安全子信息熵，即：
其中Si—定义为第i个分析对象的安全子信息熵；
qij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
mij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对信息熵值进行归一化处理，归一化公式：
根据信息熵和故障危险度的关系，基于信息熵的故障危险度等级标准分为：
0.8≤Hc≤1，极低危险；
0.6≤Hc＜0.8，低度危险；
0.4≤Hc＜0.6，中度危险；
0.2≤Hc＜0.4，高度危险；
0≤Hc＜0.2，极高危险；
所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统还包括通过无线与故障评价模 块连接的移动终端，用于实时共享故障评价模块的数据并进行显示，同时提示 用户采取相应措施。
进一步，所述压力传感器单元一和压力传感器单元二通过无线连接故障显 示屏。
进一步，所述喷滴灌机、圆形板和升降支柱在圆柱筒内部。
进一步，所述圆柱筒安装在地面下和地面平齐。
进一步，所述压力传感器单元一或压力传感器单元二均通过内置的求解模 块对压力传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性准确求解，用于 为压力传感器单元在设计过程中的频率和工作模态选择提供依据；
所述求解模块对压力传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性 准确求解的方法包括：
利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解压力传感器单元中的弥散特 性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：
根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；
利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；
利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；
所述根据波数的求解空间确定扫描单元的形式包括：
声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数 域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而 方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意 一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元 在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；
当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数， 则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；
方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了 一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数 的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用 面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯 一的。
进一步，所述利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值 点包括：
在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模 值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元 的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元， 新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一 步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小 值点。
本发明的优点及积极效果为：该装置通过压力传感器单元的设置可准确无 误的判断地埋伸缩式喷滴灌装置所出现的故障，从而有利于解决在园林灌溉过 程中的问题，该系统设置思路简单清晰，适合推广生产。
本发明的评价方法、数据采集方法均取得了良好的数据和得到故障的危害 程度，通过移动终端可实时获知，具有自由方便性。
本发明在扫描微元中得到方程模值取极小值的某个节点后，以此节点为中 心，相邻节点为边界节点，形成新的微元，取合适的步长划分此微元，计算新 微元节点上的方程模值，比较得出取最小值的节点。重复上述过程，可以得到 一系列模值递减的极小值节点，若初始极小值节点的模值比上最新极小值节点 的模值趋向于无穷，则此极小值节点为零点，这表明，在此压力传感器结构中， 波可以按照该点的波数与频率进行传播。若趋向于一个有限大的常数，则此极 小值节点不为零点，这表明，在此声波传感器结构中，波不可能按照该点的波 数与频率进行传播。可以利用收敛的步数控制此声波传感器中波传播时可能的 波数与频率的求解精度。波的弥散方程一般为一个关于波数与频率的二元超越 方程，当求解复波数域中弥散关系的解时，方程变为更复杂的三元超越方程， 而且弥散方程的系数是可能含有复数的，因此这类问题的求解很困难，一般只 能对极特殊的十分简单的情况求解出弥散关系，这对于各种不同结构的声波传 感器的分析是远远不够的；而利用本发明提供的方法，可以高效、广泛地求解 出压力传感器结构中波传播问题的色散方程和频率特性。求解得到弥散关系后， 可以很容易求解出相应的位移场、应力场等压力传感器内的物理场；这对压力 传感器的工作模态选择，压力传感器的结构设计提供了有力的指导。
附图说明
图1是本发明实施例提供的地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统示意图。
图中：1、喷滴灌机；2、压力传感器单元一；3、圆形板；4、升降支柱；5、 滚动轮杆；6、水钢管；7、可伸缩水管；8、压力传感器单元二；9、衔接开关 口；10、圆柱筒；11、故障评价模块；12、移动终端。
图2是本发明实施例提供的方程模值的变化图象示意图。
图3是本发明实施例提供的对波数频率平面扫描示意图。
图4是本发明实施例提供的用面元对平面ω＝ω0扫描的示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并 配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统包括：喷滴灌机1、 压力传感器单元一2、圆形板3、升降支柱4、滚动轮杆5、水钢管6、可伸缩水 管7、压力传感器单元二8、衔接开关口9、圆柱筒10。
所述喷滴灌机1焊接在圆形板3上，圆形板3下方焊接有升降支柱4，在圆 柱筒10壁的中上部分安装有压力传感器单元一2，在圆柱筒10壁的上部分的右 侧开槽有圆形孔洞，所述水钢管6通过衔接开关口9和喷滴灌机1相连接，水 钢管6上下侧分别安装有滚动轮杆5，在水钢管6右侧胀接可伸缩水管7，在滚 动轮杆5与圆柱筒10壁交界处安装有压力传感器单元二8。
所述压力传感器单元一或压力传感器单元二的数字调制信号x(t)的分数低 阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭， 当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时， [x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述压力传感器单元一和压力传感器单元二通过无线连接位于地上地埋伸 缩式喷滴灌装置的故障评价模块11，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障评价模 块的评价方法包括：
首先，建立分析对象与安全指标因子间的综合信息评价体系，评价体系是 由n个分析对象m个指标构成的系统，从而得到初始信息评价矩阵：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对A′中各指标归一化处理：
归一化的指标：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
—矩阵A′中第j列的最小值；
—矩阵A′中第j列的最大值；
aij—规范性信息矩阵中对应于第i行j列的元素，规范性信息矩阵A可表 示为：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
然后，根据规范性信息矩阵，确定第i个分析对象下第j项指标的指标值的 比重：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
最后，由熵权法计算第i个分析对象的熵值
其中，Ti—定义为第i个分析对象的信息熵；
pij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
同理，可求得安全子信息熵，即：
其中Si—定义为第i个分析对象的安全子信息熵；
qij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
mij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对信息熵值进行归一化处理，归一化公式：
根据信息熵和故障危险度的关系，基于信息熵的故障危险度等级标准分为：
0.8≤Hc≤1，极低危险；
0.6≤Hc＜0.8，低度危险；
0.4≤Hc＜0.6，中度危险；
0.2≤Hc＜0.4，高度危险；
0≤Hc＜0.2，极高危险；
所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统还包括通过无线与故障评价模 块连接的移动终端12，用于实时共享故障评价模块的数据并进行显示，同时提 示用户采取相应措施。
所述压力传感器单元一2和压力传感器单元二8通过无线连接故障显示屏。
所述喷滴灌机1、圆形板3和升降支柱4在圆柱筒内部。
所述圆柱筒10安装在地面下和地面平齐。
所述压力传感器单元一或压力传感器单元二均通过内置的求解模块对压力 传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性准确求解，用于为压力传 感器单元在设计过程中的频率和工作模态选择提供依据；
所述求解模块对压力传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性 准确求解的方法包括：
利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解压力传感器单元中的弥散特 性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：
根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；
利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；
利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；
所述根据波数的求解空间确定扫描单元的形式包括：
声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数 域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而 方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意 一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元 在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；
当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数， 则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；
方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了 一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数 的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用 面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯 一的。
所述利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点包括：
在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模 值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元 的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元， 新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一 步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小 值点。
本发明的升降支柱4通过升降运动可使喷滴灌机1升出地面和降下地面， 当升出地面时圆形板会碰紧压力传感器单元一2，压力传感器单元一2感受到压 力，通过无线传递进故障显示屏，若故障显示屏内无此部分的压力传感则视为 故障；当压力传感器单元一2处显示无故障时，可伸缩水管8进行伸缩运动使 水钢管7和喷滴灌机1连接，然后衔接开关口9打开进行供水，同时滚动轮杆 随着水钢管7进行运动碰紧压力传感器单元二8，压力传感器单元二8感受到压 力，通过无线传递进故障显示屏，若故障显示屏内无此部分的压力传感则视为 故障。
该装置通过压力传感器单元的设置可准确无误的判断地埋伸缩式喷滴灌装 置所出现的故障，从而有利于解决在园林灌溉过程中的问题，该系统设置思路 简单清晰，适合推广生产。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述。
本发明实施例提供的地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统中，包括：
1、用模值收敛求解超越方程的理论描述
对于一个一般的一元超越方程f(x)＝0，考虑f(x)的模|f(x)|，方程f(x)＝0 与方程|f(x)|＝0等价。考虑|f(x)|随x的变化关系如图2：
由于取模，|f(x)|恒大于等于零，在区间[a,b]内，|f(x)|有非零极小值点c， 在区间[d,e]内有零点s。
在用模值收敛求解该方程时，先找出|f(x)|的极小值点。考察x轴上的任一 段小区间[m,n],将区间[m,n]等分10份，有11个等分点，分别为比较这11个节点上|f(x)|的值， 找出最小值所处的等分点x0。若[m,n]内没有|f(x)|的极小值点，那么x0＝m或 x0＝n。若[m,n]内有|f(x)|的极小值点，那么x0取 其中的某个值。因此，当x0≠m且x0≠n， 可以断定[m,n]内有|f(x)|的极小值点。此时，以与x0相邻的等分点为端点，取 区间将其等分10份，同样找出最小值所处的等分点x1， 且|f(x1)|≤|f(x0)|。不断重复以上过程，可以得到一系列的点x0,x1,x2,...。这些点 就是[m,n]区间内极小值点在不同精度下的数值解。
找出极小值点后，接着从这些极小值点中区分出零点和非零点。
当极小值点为非零点时，如图2所示，将区间[a,b]按前述过程等分可得 到一系列的点x0,x1,x2,...，且|f(x0)|≥|f(x1)|≥|f(x2)|≥...≥|f(c)|,由于|f(c)|为大于零的常数，因此为一个有限大 的常数在图2所示的情况中，
当极小值点为零点时，如图2所示，将区间[d,e]按前述过程等分可得到 一系列的点x0,x1,x2,...，且 因此
对比上述零点与非零点的分析，在得到极小值点x0,x1,x2,...后，可以根据的值来判断该极小值是否为零点，选取一个特定值M，当收敛n步后， 若则该极值点为零点。M以及收敛的步数视不同的问题而定。在 上述等分10份的情况下，一般均为零点。模值|f(xn)|的收敛速度与 初始区间[m,n]所取的大小以及[m,n]的等分数量有关，初始区间越小、等分 越多，收敛的越快。
2、用模值收敛求解实波数及虚波数平面内的弥散曲线
波在不同结构中传播的弥散方程有不同的具体形式，一般性的形式为关于 频率ω和波数ξ的超越方程：
g(ω,ξ)＝0 (1)
考虑在波数ξ为实数和纯虚数的情况下数值求解方程(1)。由于弥散方程在 频率ω和波数ξ的平面内的解为曲线，因此，用线元对整个平面扫描。
先固定频率ω和波数ξ中的任一个，不妨设固定波数为ξ0，此时方程(1) 变为：
f(ω)＝g(ω,ξ0)＝0 (2)
用长为3t的线微元对直线ξ＝ξ0进行扫描，假设扫描起始点为ω0。如图3 所示：在区间[ω0,ω0+3t]内，比较节点ω0,ω0+t,ω0+2t,ω0+3t处模值 |f(ω0)|,|f(ω0+t)|,|f(ω0+2t)|,|f(ω0+3t)|的大小，找出最小值。若在ω0+t或 ω0+2t取得最小值，则按1中的过程进一步等分，并判断是否为零点。若最小 值取在端点上，则进入下一个区间扫描。为防止极小值点恰巧处在端点ω0+3t 处，下一个区间取为[ω0+2t,ω0+5t]，此区间包含了ω0+3t。因此，相邻的区间 相隔2t。更一般地，若将区间等分n份，则相邻区间相隔n-1份。当对直线ξ＝ξ0扫描结束，进入下一条直线ξ＝ξ0+Δξ扫描，重复以上过程，可以得到在整个ω,ξ 平面内方程的解。为了使得到的解曲线更加完整，在固定波数扫描结束后，可 再固定频率扫描。
3、用模值收敛求解复波数域内的弥散曲线
考虑在波数ξ为复数的情况下数值求解方程(1)。令ξ＝a+bi，其中a,b为 实数，则方程(1)化为：
h(ω,a,b)＝g(ω,a+bi) (3)
由于弥散方程在实频率ω和复波数ξ组成的空间内的解为曲线，因此，用面 元对整个空间扫描；先固定频率ω、波数实部a、波数虚部b中的任一个，不妨 设固定频率为ω0，此时方程(3)变为：
q(a,b)＝h(ω0,a,b) (4)
在平面ω＝ω0内，用面微元[a,a+3t]×[b,b+3s]对平面进行扫描。假设扫描 起始点为(a0,b0)。如图4所示：
在面微元[a0,a0+3t]×[b0,b0+3s]内，比较16个节点(a0,b0)， (a0+t,b0)，…,(a0+3t,b0+3s)处|q(a,b)|的大小，找出最小值。若在面元的内部 节点处，即(a0+t,b0+s)，(a0+2t,b0+s)，(a0+t,b0+2s)，(a0+2t,b0+2s)，取 得最小值，则进一步等分，并判断是否为零点。若最小值取在面元的边界节点 上，则进入下一个区间扫描。为防止极小值点恰巧处在面元边界处，下一个区 间取为[a0+2t,a0+5t]×[b0,b0+3s]，因此，沿a轴扫描时，相邻的面元相隔2t。 更一般地，若面元沿a轴等分n份，则相邻面元相隔n-1份。沿a轴扫描结束后， 再沿b轴扫描，这样可以得到整个平面ω＝ω0内方程(3)的解。
当对平面ω＝ω0扫描结束，进入下一个平面ω＝ω0+Δω扫描，重复以上过 程，可以得到在整个ω,a,b空间内方程(3)的解。为了使得到的解曲线更完整， 固定频率扫描结束后，再固定实波数扫描，然后固定虚波数扫描。
4、用模值收敛求解任意元超越方程的解
用模值收敛求解平面内的弥散方程与复数域内的弥散方程的过程具有更一 般性的形式。现在将此过程推广到n元超越方程的求解。假设一般性的n元超越 方程为：
f(x1,x2,...,xn)＝0 (5)
为使扫描微元与解曲线有且只有一个交点，若解曲线为m维(m≤n),则扫描 微元选为n-m维，即固定x1,x2,...,xn中的m个量，不妨设固定x1,x2,...,xm，用 [xm+1,xm+1+Δxm+1]×[xm+2,xm+2+Δxm+2]×...×[xn,xn+Δxn]作为扫描微元扫描。当解 曲线为m维(m≤n)，若扫描微元维度大于n-m维，则每个微元与解曲线的交点 不唯一，因此很多解会被遗漏，若扫描微元维度小于n-m维，则每个微元与解 曲线几乎不会相交。举例为：在三维空间中，解曲线为一维曲线，则用平面微 元扫描；若解曲线为二维曲面，则固定方程(3)中的两个量，用线微元扫描； 若解曲线为离散的点，则用体微元扫描；若解曲线为三维空间，则直接验证空间中的每个点的方程模值是否收敛到零即可。实际求解n元超越方程时，若不确 定解曲线维度m的值，可以将扫描微元的维度从高到低试验，得到的解会随着 扫描微元维度降低而致密直至解的突然消失，此时的扫描维度为n-m-1维，由 此确定m的值。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的说明。
实施例1：在压力传感中的传播中，对称模态的弥散方程为：
Ω表示频率，Z表示波数。其反对称模态的弥散方程为：
Ω表示频率，Z表示波数。
实施例2：考察波的频谱，其纵向模态的弥散方程为：
Ω表示频率，Z表示波数。
其弯曲模态的弥散方程为：
Ω表示频率，Z表示波数。
本发明利用模值收敛求解复波数域弥散方程的方法，并推广至求解一般的 多元超越方程，并列举了两种模型中波的弥散方程的求解结果。本发明求解复 波数域内的弥散曲线是有效的，且对弥散方程的形式没有要求，通用性强。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变 化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统包括：喷滴灌机、压力传感器单元一、圆形板、升降支柱、滚动轮杆、水钢管、可伸缩水管、压力传感器单元二、衔接开关口、圆柱筒；
所述喷滴灌机焊接在圆形板上，圆形板下方焊接有升降支柱，在圆柱筒壁的中上部分安装有压力传感器单元一，在圆柱筒壁的上部分的右侧开槽有圆形孔洞，所述水钢管通过衔接开关口和喷滴灌机相连接，水钢管上下侧分别安装有滚动轮杆，在水钢管右侧胀接可伸缩水管，在滚动轮杆与圆柱筒壁交界处安装有压力传感器单元二；
所述压力传感器单元一或压力传感器单元二的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
<mrow>
<mi>&chi;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&tau;</mi>
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<mi>f</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msup>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述压力传感器单元一和压力传感器单元二通过无线连接位于地上地埋伸缩式喷滴灌装置的故障评价模块，所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障评价模块的评价方法包括：
首先，建立分析对象与安全指标因子间的综合信息评价体系，评价体系是由n个分析对象m个指标构成的系统，从而得到初始信息评价矩阵：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对A'中各指标归一化处理：
归一化的指标：
<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0.8</mn>
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<mfrac>
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<mi>j</mi>
</mrow>
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</msubsup>
<mo>}</mo>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mn>0.1</mn>
</mrow>
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
—矩阵A'中第j列的最小值；
—矩阵A'中第j列的最大值；
aij—规范性信息矩阵中对应于第i行j列的元素，规范性信息矩阵A可表示为：
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
然后，根据规范性信息矩阵，确定第i个分析对象下第j项指标的指标值的比重：
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mi>m</mi>
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<msub>
<mi>a</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
最后，由熵权法计算第i个分析对象的熵值
<mrow>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<munderover>
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<mi>j</mi>
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<mi>j</mi>
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</msubsup>
</mrow>
<mrow>
<msubsup>
<mi>log</mi>
<mn>2</mn>
<mi>m</mi>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，Ti—定义为第i个分析对象的信息熵；
pij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
同理，可求得安全子信息熵，即：
<mrow>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
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<mi>m</mi>
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</mrow>
<mrow>
<msubsup>
<mi>log</mi>
<mn>2</mn>
<mi>m</mi>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中Si—定义为第i个分析对象的安全子信息熵；
qij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
mij—第i个分析对象下第j项指标的比重；
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
对信息熵值进行归一化处理，归一化公式：
<mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mi>c</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mi>H</mi>
<mo>(</mo>
<mi>X</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
根据信息熵和故障危险度的关系，基于信息熵的故障危险度等级标准分为：
0.8≤Hc≤1，极低危险；
0.6≤Hc＜0.8，低度危险；
0.4≤Hc＜0.6，中度危险；
0.2≤Hc＜0.4，高度危险；
0≤Hc＜0.2，极高危险；
所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统还包括通过无线与故障评价模块连接的移动终端，用于实时共享故障评价模块的数据并进行显示，同时提示用户采取相应措施。
2.如权利要求1所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述压力传感器单元一和压力传感器单元二通过无线连接故障显示屏。
3.如权利要求1所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述喷滴灌机、圆形板和升降支柱在圆柱筒内部。
4.如权利要求1所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述圆柱筒安装在地面下和地面平齐。
5.如权利要求1所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述压力传感器单元一或压力传感器单元二均通过内置的求解模块对压力传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性准确求解，用于为压力传感器单元在设计过程中的频率和工作模态选择提供依据；
所述求解模块对压力传感器单元结构中波传播问题的色散方程和频率特性准确求解的方法包括：
利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解压力传感器单元中的弥散特性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：
根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；
利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；
利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；
所述根据波数的求解空间确定扫描单元的形式包括：
声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；
当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数，则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；
方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯一的。
6.如权利要求5所述地埋伸缩式喷滴灌装置的故障判断系统，其特征在于，所述利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点包括：
在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元，新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小值点。
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