CN114414835A - 一种固定式adcp测流抗干扰数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，根据与水位相关的数据，判断水位计监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时水位数据示警并停止流量计量；根据与流速相关的数据，判断流速监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时流速数据示警并停止流量计量；当水位、流速数据均为有效数据时，结合设定的渠道断面参数，在明渠断面流量精确积算模块中自动计算断面瞬时流量以及累积流量，并传输至流量显示、远传等模块，否则不进行流量计算。切实提高了灌区渠道底座式ADCP流量监测的实用性，保障设备稳定运行。

Description

一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法
技术领域
本发明涉及灌区渠道水量抗干扰计量的技术领域，具体是一种固定式声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers，ADCP)测流抗干扰数据处理方法。
背景技术
公知的，灌区渠道精确计量是最严格水资源管理、农业水价改革、节水调度等国家方针落实的重要技术支撑手段，底座式ADCP测流是明渠渠道量测水常用的方法之一，具有投资小、易安装等优点，在灌区量测水等领域中得到广泛应用。底座式ADCP测流系统包括ADCP探头、水位计、流量计算装置(仪表)、供电防雷等部分设备组成，一般ADCP探头安装于渠道中垂线，可分层测得流速，并根据内置流速分布模型，计算并输出断面的平均流速；水位计测得渠道的实时水深；流量计算装置根据预设的断面尺寸以及实时获取的断面流速和渠道水深，计算出瞬时流量与累计流量并显示。
底座式ADCP测流方法技术成熟应用较为广泛，但在实际应用中，现场的复杂工况条件会对测流精度产生较大影响。首先，在非灌溉时期，渠道水位较低，风、雨等天气条件变化引起的水面波动会导致设备误计量情况；其次，实际应用中水位、流速等实时监测数据，在感知、传输等过程中偶尔会出现冒大数、归零等数据畸变干扰准确计量的情况；再者，流速或水位设备故障也会导致采集数据异常，当前设备无法主动识别和示警，影响数据修复的进程。上述因素，制约了底座式ADCP测流方法的实际应用效果，给灌区渠道精确量测水带来严重影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，该方法能够根据设定水位及流速范围，实现水位与流速数值超限自动停止计量，以及自动过滤水位与流速畸变数据，主动识别水位与流速数据故障并示警，提升灌区量测水精度和实用性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，包括：
S1、根据设定的最低测量水位Hminc以及渠道最低水位Hmin、最高测量水位Hmaxc以及渠道最高水位Hmax和连续水位数据变化率阈值，判断水位计监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时水位数据示警并停止流量计量。
S2、根据设定的最低测量流速Vminc以及渠道最低流速Vmin、最高测量流速Vmaxc以及渠道最高流速Vmax和连续流速数据变化率阈值，判断流速监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时流速数据示警并停止流量计量。
S3、当水位、流速数据均为有效数据时，结合设定的渠道断面参数，在明渠断面流量精确积算模块中自动计算断面瞬时流量以及累积流量，并传输至流量显示、远传等模块，否则不进行流量计算。
本发明的有益效果是，从水位和流速两个灌区渠道流量监测的关键要素出发，通过实时监测数据与设定数据的对比分析，分别对水位、流速监测数据有效性进行判断，过滤无效数据并示警，进而实现流量监测的精确性和有效性。本发明有助于提高灌区渠道底座式ADCP流量监测的实用性，保障设备稳定运行。
附图说明
图1是本发明的座底式ADCP测流干扰处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
结合图1所示，本发明提供一种座底式ADCP测流干扰数据过滤方法，包括：
一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，包括如下步骤：
步骤S1：根据设定的最低测量水位Hminc以及渠道最低水位Hmin、最高测量水位Hmaxc以及渠道最高水位Hmax和连续水位数据变化率阈值，判断水位计监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时水位数据示警并停止流量计量。具体过程为：
S11、水位仪采集的水位数据记作H，若第n次采集数据满足H＜Hminc且H＜Hmin，系统自动判断数据异常，此时水位数据不计量，系统中水位超限示警；若第n和n+1次采集的水位数据均满足：大于渠道最低水位Hmin且小于最低测量水位Hminc，系统自动判断水位计低水位运行，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的水位值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S12、水位仪采集的水位数据记作H，若第n次采集数据满足H＞Hmaxc且H＞Hmax，系统自动判断数据异常，此时水位数据不计量，系统中水位超限示警；若第n和n+1次采集数据满足Hmaxc＜H＜Hmax，系统自动判断水位计高水位运行，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的水位值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S13、水位仪采集的水位数据记作H，当Hminc＜H＜Hmaxc时，若连续3次发生|Hn-Hn-1|＞δh，δh为相邻两次水位测量值变化率的阈值，其中Hn为第n次采集的水位数据，Hn-1为第n-1次采集的水位数据；将当前水位测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算且水位示警，否则按前一次|Hn-Hn-1|≤δh时的水位测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算。
步骤S2：根据设定的最低测量流速Vminc以及渠道最低流速Vmin、最高测量流速Vmaxc以及渠道最高流速Vmax和连续流速数据变化率阈值，判断流速监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时流速数据示警并停止流量计量。具体过程为：
S21、流速仪采集的流速数据记作V，若第n次采集数据满足V＜Vminc且V＜Vmin，系统自动判断数据异常，此时流速数据不计量，系统中流速超限示警；若第n和n+1次采集数据均满足Vmin＜V＜Vminc，系统自动判断渠道基本无流速或流速极小，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的流速值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S22、流速仪采集的流速数据记作V，若第n次采集数据满足V＞Vmaxc且V＞Vmax，系统自动判断数据异常，此时流速数据不计量，系统中流速超限示警；若第n和n+1次采集数据均满足Vmaxc＜V＜Hmax，系统自动判断渠道流速过大，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的流速值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S33、流速仪采集的流速数据记作V，当Vminc＜V＜Vmaxc时，若连续3次发生|Vn-Vn-1|＞δv，δv为相邻两次流速测量值变化率的阈值，其中Vn为第n次采集的流速数据，Vn-1为第n-1次采集的流速数据；将当前流速测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算且流速示警，否则按前一次|Vn-Vn-1|≤δv时的流速测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算。
步骤S3：当水位、流速数据均为有效数据时，结合设定的渠道断面参数，在明渠断面流量精确积算模块中自动计算断面瞬时流量以及累积流量，并传输至流量显示、远传等模块，否则不进行流量计算。具体过程为：
S31、根据上报的水位H，结合设定的渠道断面参数，计算得到过水面积A。
S32、根据上报的渠道流速V和计算得到的过水面积A，得到断面流量Q＝V*A。
本发明的抗干扰数据处理方法，从水位和流速两个灌区渠道流量监测的关键要素出发，通过实时监测数据与设定数据的对比分析，分别对水位、流速监测数据有效性进行判断，过滤无效数据并示警，进而实现流量监测的精确性和有效性。本发明有助于提高灌区渠道底座式ADCP流量监测的实用性，保障设备稳定运行。
以上所述，仅是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；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1:根据设定的最低测量水位Hminc以及渠道最低水位Hmin、最高测量水位Hmaxc以及渠道最高水位Hmax和连续水位数据变化率阈值，判断水位计监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时水位数据示警并停止流量计量；
步骤S2:根据设定的最低测量流速Vminc以及渠道最低流速Vmin、最高测量流速Vmaxc以及渠道最高流速Vmax和连续流速数据变化率阈值，判断流速监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时流速数据示警并停止流量计量；
步骤S3:当水位、流速数据均为有效数据时，结合设定的渠道断面参数，在明渠断面流量精确积算模块中自动计算断面瞬时流量以及累积流量，并传输至流量显示、远传等模块，否则不进行流量计算。
2.根据权利要求1所述的固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，其特征在于上述步骤S1包括如下具体步骤：
S11、水位仪采集的水位数据记作H，若第n次采集数据满足H＜Hminc且H＜Hmin，系统自动判断数据异常，此时水位数据不计量，系统中水位超限示警；若第n和n+1次采集的水位数据均满足：大于渠道最低水位Hmin且小于最低测量水位Hminc，系统自动判断水位计低水位运行，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的水位值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S12、水位仪采集的水位数据记作H，若第n次采集数据满足H＞Hmaxc且H＞Hmax，系统自动判断数据异常，此时水位数据不计量，系统中水位超限示警；若第n和n+1次采集数据满足Hmaxc＜H＜Hmax，系统自动判断水位计高水位运行，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的水位值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S13、水位仪采集的水位数据记作H，当Hminc＜H＜Hmaxc时，若连续3次发生|Hn-Hn-1|＞δh，δh为相邻两次水位测量值变化率的阈值，其中Hn为第n次采集的水位数据，Hn-1为第n-1次采集的水位数据；将当前水位测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算且水位示警，否则按前一次|Hn-Hn-1|≤δh时的水位测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算。
3.根据权利要求1所述的固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，其特征在于上述步骤S2包括如下具体步骤：
S21、流速仪采集的流速数据记作V，若第n次采集数据满足V＜Vminc且V＜Vmin，系统自动判断数据异常，此时流速数据不计量，系统中流速超限示警；若第n和n+1次采集数据均满足Vmin＜V＜Vminc，系统自动判断渠道基本无流速或流速极小，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的流速值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S22、流速仪采集的流速数据记作V，若第n次采集数据满足V＞Vmaxc且V＞Vmax，系统自动判断数据异常，此时流速数据不计量，系统中流速超限示警；若第n和n+1次采集数据均满足Vmaxc＜V＜Hmax，系统自动判断渠道流速过大，系统上报停止计量状态，停止流量计量，否则系统按n-1次采集的流速值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算；
S33、流速仪采集的流速数据记作V，当Vminc＜V＜Vmaxc时，若连续3次发生|Vn-Vn-1|＞δv，δv为相邻两次流速测量值变化率的阈值，其中Vn为第n次采集的流速数据，Vn-1为第n-1次采集的流速数据；将当前流速测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算且流速示警，否则按前一次|Vn-Vn-1|≤δv时的流速测量值上报至明渠断面流量积算模块进行流量计算。
4.根据权利要求1所述的固定式ADCP测流抗干扰数据处理方法，其特征在于上述步骤S3包括如下具体步骤：
S31、根据上报的水位H，结合设定的渠道断面参数，计算得到过水面积A。
S32、根据上报的渠道流速V和计算得到的过水面积A，得到断面流量Q＝V*A。
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