CN113390490A

CN113390490A - 窨井水位测量方法、系统和存储介质

Info

Publication number: CN113390490A
Application number: CN202110845192.6A
Authority: CN
Inventors: 李天兵; 俞珂俊; 梁骏杰; 何伟飘
Original assignee: Guangzhou Zhonggong Water Information Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Zhonggong Water Information Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2021-09-14

Abstract

本发明公开了一种窨井水位测量方法，包括：获取经过窨井中水面返回的超声波信号；确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理；根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量。本发明还公开了一种窨井水位测量系统及计算机可读存储介质。本发明能够提供窨井水位测量准确性。

Description

窨井水位测量方法、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及距离测量技术领域，尤其涉及一种窨井水位测量方法、系统和存储介质。

背景技术

众所周知，城市中所存在的大量地下排水管网，一旦遇到短时间的强降水等天气灾害时，大量涌入的雨水会使其超出自身的排水能力，加上其内部淤积物和漂浮物的存在，导致大量雨水的外溢，继而造成局部或大规模的城市内涝。因此，了解窨井实时的水位并作出及时的应急维护，就显得很有必要。

目前，常规的窨井水位测量仪器，多为超声波水位计，其工作原理是通过发射超声波脉冲，将其发射到水面后再反射回来，通过时间差来计算水位。

然而，由于不同的窨井，其内部的结构可能存在明显的差异，窨井内部结构的差异很容易导致测量水位的准确度，比如窨井中一般存在爬梯时，会导致测量水位的信号波未触及水面就被反射，测量结果则会不准确。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种窨井水位测量方法、系统和存储介质，旨在提高窨井水位测量的准确性。

为实现上述目的，本发明提供一种窨井水位测量方法，所述窨井水位测量方法包括以下步骤：

获取经过窨井中水面返回的超声波信号；

确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理；

根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量。

可选地，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤包括：

判断所述锯齿波的数量是否大于预设阈值；

若是，则对所述锯齿波进行抑制处理。

可选地，所述对所述锯齿波进行抑制处理的步骤包括：

获取抑制比；

根据所述抑制比对所述锯齿波进行抑制处理。

可选地，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

获取所述窨井中固定干扰物与超声波发射装置的干扰距离；

根据所述干扰距离识别所述超声波信号中的干扰信号；

对所述干扰信号进行对应的抑制处理。

获取超声波发射装置与窨井底部的第一距离；

根据所述第一距离确定所述超声波信号中水位波。

获取超声波发射装置与所述窨井顶部的第二距离，超声波发射装置与窨井底部的第一距离；

根据所述第一距离和第二距离确定所述超声波信号中水位波。

对所述超声波信号中除水位波之外的波型进行抑制处理。

可选地，所述根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量的步骤包括：

根据所述处理后的超声波信号中最高峰计算所述窨井中水位。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种窨井水位测量系统，所述测量系统包括：超声波发射装置、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的窨井水位测量程序，所述测量程序被所述处理器执行时实现如上所述的窨井水位测量方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有窨井水位测量程序，所述窨井水位测量程序被处理器执行时实现如上所述的窨井水位测量方法的步骤。

本发明实施例提出的一种窨井水位测量方法、系统和存储介质，通过获取经过窨井中水面返回的超声波信号；确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理；根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量。通过上述方式，本发明在接收到声波后先识别声波信号中的锯齿波，然后将锯齿波进行抑制，从而将声波信号中的干扰信号抑制在一定范围内，从而避免对找到真实水位的声波信号造成干扰，有利于获得准确的水位信号，进而对水位进行准确的测量。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的系统结构示意图；

图2为本发明窨井水位测量方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例中接收到的声波第一波形示意图；

图4为本发明实施例中接收到的声波第二波形示意图；

图5为本发明实施例中接收到的声波第三波形示意图；

图6为本发明实施例中接收到的声波第四波形示意图；

图7为本发明实施例中接收到的声波第五波形示意图；

图8为本发明实施例中接收到的声波第六波形示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的系统结构示意图。

本发明实施例窨井水位测量程序可以应用于智能手机、平板电脑、计算机等具有数据处理功能的终端。

如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

可选地，终端还可以包括摄像头、RF（Radio Frequency，射频）电路，传感器、音频电路、Wi-Fi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示屏的亮度，接近传感器可在移动终端移动到耳边时，关闭显示屏和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上（一般为三轴）加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别移动终端姿态的应用（比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准）、振动识别相关功能（比如计步器、敲击）等；当然，移动终端还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统以及窨井水位测量程序。

根据上述硬件结构，提出本发明方法各个实施例。

参照图2，图2为本发明窨井水位测量方法第一实施例的流程示意图，所述窨井水位测量方法包括：

步骤S100，获取经过窨井中水面返回的超声波信号；

步骤S110，确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理；

步骤S120，根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量。

本实施例中应用于窨井水位测量系统，该窨井水位测量系统包括用于接收测量信号并进行处理的窨井水位处理装置以及用于发送声波信号和接收经过水位后返回的声波信号（也可以命名为回波信号）的传感器，其中本实施例为保证能够实时采集到测量数据，采用的传感器为双传感器，包括非接触式的超声波传感器、和接触式的压力式水位传感器。非接触式的水位传感器，通过往水面发射超声波，接收水面反射波，测量到水面的距离；接触式水位传感器，采用先进的隔离型扩散硅敏感元件制作而成，直接投入容器或水体中即可精确测量出水位计末端到水面的高度。平时通过超声波传感器采集数据，满管时采用压力传感器采集。在具体实施中可视情况安装单一传感器，比如可以明确不会出现满管时，可以仅采用非接触式的超声波传感器。

作为一种实施例，传感器的安装可以如下：

超声波传感器装于窨井侧壁离井盖20-30cm处；传感器发射面尽量垂直于水面；传感器支架安装时，先在井壁打孔安装两个M8的膨胀螺丝，再装支架，调整膨胀螺丝的位置，使支架横臂保持水平；传感器支架尽量选择井口平整侧壁安装；安装超声波传感器时，线路要贴紧横臂，在转角处留出余量，保证支架开合时不能扯到线缆，应尽量避开液面产生剧烈波动的位置，应注意井壁是否有溢流管，保证溢流管出水不在超声波传感器探测范围内，传感器发射波束所辐射区域内不得有障碍物。

压力式水位传感器采用管径50mm的不锈钢管固定，应尽量选择安装在平整的侧壁；压力式水位传感器安装在超声波传感器下方垂直距离30-40cm处，在超声波传感器进入盲区测量范围内触发工作，保证水位测量的无缝衔接；压力式水位传感器的电缆线为特殊透气电缆，安装时须注意电缆不可以折弯或重物压扁，以免内部透气管不能与大气相通造成量测值不准；压力式水位传感器底部要尽量远离水体底部而且尽量垂直安装，以避免底部污泥和杂物堵塞产品探头入水口，保证测量精度，避免在入水口处，无法避免时可加防波板或防波管。

安装好后，则将启动设备，向周围发射对应的声波，经过水位或者窨井盖等物体后，声波则会返回，通过传感器则会接收到对应的声波信号，对接收到的声波信号进行识别，识别接收到的声波信号中的锯齿波，其中锯齿波为幅值低于预设值且频率超过预设频率的波，即锯齿波为幅度小，且频率高的波。然后将锯齿波进行抑制处理，具体地抑制处理的过程包括：将锯齿波的幅值变为原来的50%或者70%，从而凸显正常水位波。处理后的声波信号则可以采用现有的水位计算算法进行计算，得到准确的水位，实现对水位的监控。

进一步地，作为一种实施例，步骤S110可以包括：

判断所述锯齿波的数量是否大于预设阈值；

若是，则对所述锯齿波进行抑制处理。

本实施例中在对窨井中声波进行处理过程中，可以先对声波中锯齿波的数量进行统计，然后对锯齿波的数量进行判断，若所述锯齿波的数量大于预设阈值，则说明存在爬梯等干扰物，此时需要对锯齿波进行抑制处理，否则说明窨井中可能不存在爬梯等干扰物，此时则可以不进行锯齿波的抑制处理。锯齿波一般出现在存在爬梯的情形，在实际的测试中，返回的信号波数据图谱如图3，可以看出，图中最高的信号峰组为实际水位回波返回的信号峰，在该信号峰组的前后均有数组高度不一的干扰信号峰存在，由于窨井内存在爬梯，导致信号波未触及水面就被反射回来。而当爬梯级数较多，或梯子上有其它杂物时，可能导致干扰信号峰的高度超过水位回波返回的信号峰。经过抑制处理后，则处理的结果如图4，可以看出，相比图3，水位回波返回的信号峰高度变化较小，而干扰信号峰的高度明显下降，使得信号波曲线明显变得平滑。

进一步地，所述对所述锯齿波进行抑制处理的步骤包括：

获取抑制比；

根据所述抑制比对所述锯齿波进行抑制处理。

作为一种实施例，还可以在对抑制比进行设置，技术人员可以通过软件操作界面对抑制比进行设置，比如设置抑制比为50%或者40%，在对锯齿波进行抑制处理时，则先要获取锯齿波的抑制比，根据获得的抑制比对锯齿波进行抑制处理。

作为一种实施例，步骤S110：所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

获取所述窨井中固定干扰物与超声波发射装置的干扰距离；

根据所述干扰距离识别所述超声波信号中的干扰信号；

对所述干扰信号进行对应的抑制处理。

作为一种实施例，除爬梯外还有其他干扰物，产生的干扰信号可能不是锯齿波，此时则先人工设置固定干扰物与超声波发射装置的干扰距离，测量设备则获取所述窨井中固定干扰物与超声波发射装置的干扰距离，然后则可以根据干扰距离计返回信号在接收到的声波信号中的位置，将该位置的信号作为干扰信号，然后对干扰信号做对应的抑制处理，抑制处理可以和上述实施例中相同。接收到的声波信号如图5，如横穿的一条水管，可通过人工设置干扰物距离，软件便可针对该位置进行波形抑制，从而分辨出干扰物和水位的回波，处理后的波形则如图6所示。

进一步地，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

作为一种实施例，如果安装了双传感器，则会收到声波信号如图5所示，除爬梯外还有其他干扰物，产生的干扰信号可能不是锯齿波，可以看出，图中所示的第一组峰为槽顶返回的信号峰，第二组峰为槽底水位的信号峰（两组波的间距在一定时间内会连续出现两组信号峰），后续还有许多高度不一的干扰信号峰，若在实际操作中，后续的信号峰高度接近甚至高过第二组的信号峰高度时，则无法判断具体时真正槽底水位的信号峰。对之前的信号进行处理，处理的结果如图7，可以看出，除了槽顶返回的第一组峰，以及实际中需要的槽底水位返回的信号峰之外，后续的干扰信号峰高度明显下降。根据处理后的声波就可以确定波形对应的是槽顶和槽底水位如图8所示。

进一步地，作为一种实施例，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

获取超声波发射装置与窨井底部的第一距离；

根据所述第一距离确定所述超声波信号中水位波。

作为一种实施例，本实施例与上一实施例的区别在于可以设置一个传感器，则可以先获取超声波发射装置与窨井底部的第一距离，根据第一距离，则可以确定超声波信号中水位波。

在确定了需要的水位波后（即确定其他波形为干扰波），则对所述超声波信号中除水位波之外的波型进行抑制处理。

进一步地，基于上述实施例，所述根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量的步骤包括：

基于上述实施例，则获得处理后的声波信号后，则可以根据现有算法计算水位，实现对水位的测量。

此外，本发明实施例还提供一种窨井水位测量系统，所述测量系统包括：超声波发射装置、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的窨井水位测量程序，所述测量程序被所述处理器执行时实现如上任一实施例所述的窨井水位测量方法的步骤。

本发明中窨井水位测量方法的各个步骤与上述窨井水位测量方法基本相同，此处不做过多赘述。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有窨井水位测量程序，所述窨井水位测量程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述的窨井水位测量方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种窨井水位测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：

获取经过窨井中水面返回的超声波信号；

根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量。

2.如权利要求1所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤包括：

判断所述锯齿波的数量是否大于预设阈值；

若是，则对所述锯齿波进行抑制处理。

3.权利要求2所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述对所述锯齿波进行抑制处理的步骤包括：

获取抑制比；

根据所述抑制比对所述锯齿波进行抑制处理。

4.如权利要求1所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

获取所述窨井中固定干扰物与超声波发射装置的干扰距离；

根据所述干扰距离识别所述超声波信号中的干扰信号；

对所述干扰信号进行对应的抑制处理。

5.如权利要求1所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

获取超声波发射装置与窨井底部的第一距离；

根据所述第一距离确定所述超声波信号中水位波。

6.如权利要求1所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

7.如权利要求5或6所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述确定所述超声波信号中锯齿波，并对所述锯齿波进行抑制处理的步骤还包括：

对所述超声波信号中除水位波之外的波型进行抑制处理。

8.如权利要求1-6中任一项所述的窨井水位测量方法，其特征在于，所述根据处理后的超声波信号对所述窨井的水位进行测量的步骤包括：

9.一种窨井水位测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：超声波发射装置、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的窨井水位测量程序，所述测量程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的窨井水位测量方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有窨井水位测量程序，所述窨井水位测量程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的窨井水位测量方法的步骤。