[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能型水位監(jiān)測儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710012784.3
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN108287007A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐永兵;李貴清;孫水英;田間;劉雙練;朱永峰;王玉梅;袁東;劉艋;李延開;張海波;趙大光
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省水利勘測設(shè)計院
• 主分類號: G01F23/30
• 分類號: G01F23/30;G01F23/24;G01F23/14;G01F23/284;G01F23/296;G01F23/00;G01D21/02
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1.一種基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能型水位監(jiān)測儀，其特征在于，所述基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能型水位監(jiān)測儀包括：

觸摸屏單元，安裝在設(shè)備箱體上，與可編程控制器單元連接，用于手動校準(zhǔn)和設(shè)定輸入輸出單元的高程、水位上下限、比例和校準(zhǔn)參數(shù)以及進行報警提示；

可編程控制器單元，安裝在設(shè)備箱體上，與輸入輸出單元連接，用于對輸入輸出單元傳輸?shù)乃槐O(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比和分析，并對輸入輸出單元傳輸控制指令；

輸入輸出單元，安裝在設(shè)備箱體上，與可編程控制器單元連接，用于監(jiān)測水位數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸給可編程控制器單元；

所述基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能型水位監(jiān)測儀的可編程控制器單元控制方法包括以下步驟：

1)首先將設(shè)備安裝完成并接通電源，

2)從觸摸屏主界面進行設(shè)備的初始化設(shè)置，清除設(shè)備之前預(yù)存的數(shù)據(jù)、然后輸入水位計的高程、水位上限、比例、校正系數(shù)相關(guān)參數(shù)，完成數(shù)據(jù)的設(shè)定；

3)判斷采集到的水位值有效后，對輸入輸出單元的浮子水位計、壓阻式水位計、雷達(dá)水位計、超聲波水位計和電子水尺采集到的數(shù)據(jù)進行權(quán)系數(shù)融合計算，權(quán)系數(shù)低的數(shù)據(jù)將會被校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后，得到有效的五個數(shù)據(jù)；

4)根據(jù)最終融合估計值公式以及計算得到的五個數(shù)據(jù)進行計算，得到最終融合計算值；

5)得到最終融合計算值后，將會對溫度補償數(shù)據(jù)組進行判斷，如果需要更新，則更新；如果不需要更新，則根據(jù)該溫度補償數(shù)據(jù)組對最終融合計算值進行溫度補償模糊運算；從而得到最終的有效水位；

6)進入下一個采集周期；

對輸入輸出單元的浮子水位計、壓阻式水位計、雷達(dá)水位計、超聲波水位計和電子水尺采集到的數(shù)據(jù)進行權(quán)系數(shù)融合計算方法包括：

用浮子水位計、壓阻式水位計、雷達(dá)水位計、超聲波水位計和電子水尺從不同方位測量同一水位，第i個傳感器在k時刻，所測數(shù)據(jù)為X_i(k)，其中，i＝1，2，3，4，5；若X_i(k)與X_j(k)的差值a(i，j)較大，表明該時刻兩個傳感器的觀測值相互支持度較低；如果X_i(k)與X_j(k)很接近，表面該時刻兩個傳感器的觀測值相互支持度較高，則這個觀測值的真實性就越高，定義多傳感器的支持程度為支持度；其中的支持函數(shù)為：S_ij(k)＝2arccot(|a(i，j)|)/π；

|a(i，j)|越小，S_ij(k)越大，則該時刻的2個觀測值支持程度越高，當(dāng)|a(i，j)|大于一定的值δ(δ≥0)時，S_ij(k)值為0；

如果的值較大，表明此時刻第i個傳感器的觀測值與多數(shù)傳感器保持一致；反之表明第i個傳感器的觀測值偏離多數(shù)傳感器的觀測值；

則根據(jù)浮子水位計、壓阻式水位計、雷達(dá)水位計、超聲波水位計和電子水尺的支持度，得到權(quán)系數(shù)，權(quán)系數(shù)公式為：

根據(jù)權(quán)系數(shù)公式，得到最終融合估計值表達(dá)式：

手動校準(zhǔn)后，在采集輸入輸出單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時，先對數(shù)據(jù)的有效性進行判斷；水位在輸入輸出單元正常運行的狀態(tài)下，輸入輸出單元的水位值為2～5m；由于閘門不動時，水位變動很小；當(dāng)閘門靜止時，如果短時間內(nèi)水位變動很大，輸入輸出單元出現(xiàn)故障，測量的水位值無效。

2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能型水位監(jiān)測儀，其特征在于，所述觸摸屏單元包括：

主畫面，用于顯示傳感器的狀態(tài)及傳感器參數(shù)信息；

參數(shù)設(shè)定界面，用于設(shè)定水位高程、水位上限、比例、校準(zhǔn)值；高程為閘站的當(dāng)前高程，水位上限為閘站正常運行情況下的最高報警水位，比例為輸入輸出單元的各傳感器在程序中對座的數(shù)字量和水位的關(guān)系，校準(zhǔn)值為經(jīng)過運算后得到的水位值與實際值的誤差值；

報警提示界面，用于輸入輸出單元的各傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都無效的時候，進行故障報警提示。