一种河道过闸流量积算畸变数据处理方法与流程

1.本发明涉及河道水量抗干扰计量的技术领域，具体是一种河道过闸流量积算畸变数据处理方法。


背景技术：

2.公知的，河道流量精确计量是最严格水资源管理、生态保护、防汛调度等国家方针落实的重要技术支撑手段，对于闸门控制的河道，过闸流量计量是河道量测水常用的方法之一，具有方便施工、维护简单等优点，在河道流量监测等领域中得到广泛应用。过闸流量计量系统包括闸门上下游水位计、闸门开度仪、流量计算装置(仪表)、供电防雷等部分设备组成。一般水位计安装于闸门上下游且水流平稳的河道边坡，用于量测闸门上下游水深；闸门开度仪安装在闸门螺杆或者绞轮上，用于量测闸门开启高度，流量计算装置根据内置水闸过水流量计算模型、预设的闸门参数以及实时获取的闸门上下水深和闸门开启高度，计算出瞬时流量与累计流量并显示。
3.河道过闸流量计算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，由于闸门上下游水位关系不满足模型计算条件，或河道水位较低，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，实际应用中上下游水位、闸门开度等实时监测数据，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，制约了河道过闸流量积算方法的实际应用效果，给河道精确量测水带来严重影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种河道过闸流量积算畸变数据处理方法，该方法能够根据设定上下游水位关系、水位及闸门开度范围，实现水位与闸门开度数值超限自动停止计量，以及自动过滤水位与闸门开度畸变数据，主动识别水位与闸门开度数据故障并示警，提升河道流量监测精度和实用性。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种河道过闸流量积算畸变数据处理方法，包括：
7.步骤s1：根据设定的最低闸门开启高度e
min
、最高闸门开启高度e
max
以及连续闸门开启高度数据变化率阈值，判断闸门开启高度监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时，闸门开启高度数据示警并停止流量计量；
8.步骤s2：根据上下游水位关系和分别设定的河道最低水位h
min
、河道最高水位h
max
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；
9.步骤s3：当上下游水位、闸门开启高度数据均为有效数据时，结合设定的闸门参数，在过闸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。
10.本发明的有益效果是，从上、下游水位和闸门开度3个过闸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，分别对上下游水位、闸门开度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。本发明有助于提高有闸门控制河道过闸流量监测的实用性，保障设备稳定运行。
附图说明
11.图1是本发明河道过闸流量积算畸变数据处理方法的流程示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
13.如图1所示，一种河道过闸流量积算畸变数据处理方法，包括如下步骤：
14.步骤s1:根据设定的最低闸门开启高度e
min
、最高闸门开启高度e
max
以及连续闸门开启高度数据变化率阈值，判断闸门开启高度监测数据的有效性，监测数据有效时传输至流量计算模块，无效时，闸门开启高度数据示警并停止流量计量。具体过程为：
15.s11、闸位仪采集的闸门开启高度数据记作e，若第n次和第n+1次采集的闸门开启高度数据满足en＜e
min
且e
n+1
＜e
min
，其中en为第n次采集的闸门开启高度数据，e
n+1
为第n+1次采集的闸门开启高度数据；系统自动判断数据异常，此时闸门开启高度数据不计量，系统中闸门开启高度超限示警；若第n次和第n+1次采集的闸门开启高度数据满足en＜e
min
＜e
n+1
，系统按n-1次采集的闸门开启高度值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；
16.s12、闸位仪采集的闸门开启高度数据记作e，若第n次和第n+1次采集的闸门开启高度数据满足en＞e
max
且e
n+1
＞e
max
，系统自动判断数据异常，此时闸门开启高度数据不计量，系统中闸门开启高度超限示警；若第n次和第n+1次采集的闸门开启高度数据满足e
n+1
＜e
max
＜en，系统按第n-1次采集的闸门开度值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；
17.s13、闸位仪采集的闸门开启高度数据记作e，当e
min
＜e＜e
max
时，若连续2次发生|e
n-e
n-1
|＞δe，δe为相邻两次闸门开启高度测量值变化率的阈值，将当前闸门开度测量值上报至流量积算模块进行流量计算且闸门开度示警，否则按前一次|e
n-e
n-1
|≤δe时的闸门开度测量值上报至流量积算模块进行流量计算。
18.步骤s2:根据上下游水位关系和分别设定的河道最低水位h
min
、河道最高水位h
max
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。
19.具体过程为：
20.s21、上下游水位仪采集的水位数据分别记作h1、h2，若h1＜h2，系统自动判断数据不满足流量计算条件，此时流速数据不计量，并在系统中示警；
21.s22、上下游水位仪采集的水位数据分别记作h1、h2，若上游水位h1第n和第n+1次采集的水位数据满足h
1n
＜h
1min
且h
1(n+1)
＜h
1min
，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,否则；若第n和第n+1次采集的水位数据满足h
1n
＜h
1min
＜h
1(n+1)
，系统按第n-1次采集的水位数据值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；若下游水位h2第n和第n+1次采集的水位数据满足h
2n
＜h
2min
且h
2(n+1)
＜h
2min
，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和第n+1次采集的水位数据满足h
2n
＜h
2min
＜h
2(n+1)
，系统按第n-1次采集的水位数据值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；
22.s23、上下游水位仪采集的水位数据记作h1、h2，若上游水位h1第n和第n+1次采集的水位数据满足h
1n
＞h
1max
且h
1(n+1)
＞h
1max
，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,否则；若第n和第n+1次采集的水位数据满足h
1(n+1)
＜h
1max
＜h
1n
，系统按第n-1次采集的水位值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；若下游水位h2第n和第n+1次采集的水位数据满足h
2n
＞h
2max
且h
2(n+1)
＞h
2max
，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和第n+1次采集的水位数据满足h
2(n+1)
＜h
2max
＜h
2n
，系统按第n-1次采集的水位数据值上报至过闸流量精确积算模块进行流量计算；
23.s24、上下游水位仪采集的水位数据记作h1、h2，当上游水位满足h
1min
＜h1＜h
1max
时，若连续2次发生|h
1n-h
1(n-1)
|＞δh，其中δh为相邻两次水位数据测量值变化率的阈值，将当前上游水位测量值上报至流量积算模块进行流量计算且上游水位示警，否则按前一次|h
1n-h
1(n-1)
|≤δh时的上游水位测量值上报至流量积算模块进行流量计算；当下游水位满足h
2min
＜h2＜h
2max
时，若连续2次发生|h
2n-h
2(n-1)
|＞δh，将当前下游水位测量值上报至流量积算模块进行流量计算且上游水位示警，否则按前一次|h
2n-h
2(n-1)
|≤δh时的下游水位测量值上报至流量积算模块进行流量计算。
24.步骤s3:当上下游水位、闸门开启高度数据均为有效数据时，结合设定的闸门参数，在过闸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。
25.步骤s3:当上下游水位、闸门开启高度数据均为有效数据时，结合设定的闸门参数，在过闸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：
26.s31、根据上报的上游水位h1和下游水位h2，计算得到上下游水位差δh＝h
1-h2；
27.s32、根据上报的闸门开启高度e和计算得到的上下游水位差δh，结合过水流量计算模型，得到断面流量其中μ为流量系数，b为闸孔净宽，g为重力加速度，一般取值9.8m/s2。
28.本发明河道过闸流量积算畸变数据处理方法，从上下游水位和闸门开度等3个河道过闸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，分别对上下游水位、闸门开度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。本发明有助于提高河道过闸流量监测的实用性，保障设备稳定运行。
29.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。