湖北省漳河灌區(qū)

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

漳河水庫(kù)設(shè)出水閘門，閘門底板離水面30多米。開(kāi)閘時(shí)，水流經(jīng)閘門瀉出到消力池，部分能量消掉后，進(jìn)入引水干渠。由于水壓大，水流在消力池內(nèi)翻滾后，產(chǎn)生了大量的氣泡并帶入引水干渠內(nèi)。由于水壓大，平直段短，水流中存在的大量氣泡會(huì)衰減超聲波的能量，勢(shì)必給超聲測(cè)流帶來(lái)大的考驗(yàn)。用戶安裝了國(guó)外知名流量計(jì)，當(dāng)閘門開(kāi)度較小，入渠流量范圍為10-30m3/s時(shí)，該流量計(jì)還能正常運(yùn)行；當(dāng)開(kāi)度加大，流量達(dá)到30-50m3/s時(shí)，出現(xiàn)了明顯的超聲波信號(hào)衰減現(xiàn)象；當(dāng)流量超過(guò)50m3/s以上時(shí)，超聲波信號(hào)繼續(xù)減弱，直至無(wú)有效信號(hào)，此時(shí)流量數(shù)據(jù)測(cè)量斷斷續(xù)續(xù)，極不穩(wěn)定。

為此更換了清萬(wàn)水自主研發(fā)的超聲波流量計(jì)，進(jìn)行通水測(cè)試，驗(yàn)證超聲波信號(hào)得到了明顯增強(qiáng)，瞬時(shí)流量值趨于平穩(wěn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)測(cè)量中斷的現(xiàn)場(chǎng)。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，清萬(wàn)水自主研發(fā)的超聲波流量計(jì)一直處于持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)

二、技術(shù)亮點(diǎn)

1、水庫(kù)出水渠道內(nèi)流態(tài)紊亂。由于滯留在渠道內(nèi)的氣泡未完全消融，水中的氣泡對(duì)超聲信號(hào)帶來(lái)較大的衰減和畸變。

2、衰減和畸變后的波形信號(hào)，其波形采集的特征點(diǎn)會(huì)滿足不了流量計(jì)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的波形特征點(diǎn)的閾值條件，所以畸變后的波形被當(dāng)作無(wú)效波形處理。

3、自主流量計(jì)系統(tǒng)內(nèi)置了先進(jìn)的波形處理算法，對(duì)于畸變的波形和衰減后的微弱波形仍然可用正常處理。

增強(qiáng)換能器的激勵(lì)信號(hào)功率，使信號(hào)具有更強(qiáng)的抗衰減能力。

清萬(wàn)水自主研發(fā)的超聲波流量計(jì)，具有更高的發(fā)射功率，使超聲信號(hào)能夠穿透高氣泡含量的流水。

交叉相關(guān)信號(hào)處理技術(shù)有效進(jìn)行信號(hào)的干擾補(bǔ)償。

流速測(cè)量容易受到環(huán)境因素的干擾，通常情況下，超聲波脈沖穿過(guò)介質(zhì)時(shí)都會(huì)被反射、散射和衍射而造成減弱，減弱的程度據(jù)介質(zhì)（水中顆粒和氣泡）的密度而有所不同，這種情況導(dǎo)致某些測(cè)流裝置測(cè)量出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此需要在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)沫h(huán)境控制和干擾補(bǔ)償，采用更為先進(jìn)的交叉相關(guān)技術(shù)，通過(guò)交叉相關(guān)信號(hào)處理技術(shù)可更準(zhǔn)確的獲得時(shí)間差。

在更換清萬(wàn)水自主研發(fā)的超聲波流量計(jì)主機(jī)進(jìn)行通水測(cè)試后，超聲波信號(hào)得到了明顯增強(qiáng)，瞬時(shí)流量值趨于平穩(wěn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)測(cè)量中斷的現(xiàn)場(chǎng)。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，清萬(wàn)水自主研發(fā)的超聲波流量計(jì)一直處于持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

通過(guò)波形記憶對(duì)比法，采集系統(tǒng)能準(zhǔn)確找到發(fā)出的信號(hào)。并在每次測(cè)量中對(duì)更多的信號(hào)進(jìn)行采樣，且對(duì)這些采樣進(jìn)行更好的算術(shù)處理，以排除錯(cuò)誤讀數(shù)，因此可以在一般到惡劣的噪音、泥沙環(huán)境下，獲得更可靠、更準(zhǔn)確的測(cè)量值。

優(yōu)化硬件配置架構(gòu)，使流量計(jì)主機(jī)具備更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。

回歸算法、卷積網(wǎng)絡(luò)等AI算法應(yīng)用于信號(hào)分析中，同時(shí)高速的波形數(shù)據(jù)采樣需要占用大量的內(nèi)存資源，清萬(wàn)水自研流量計(jì)在硬件上采用ARM架構(gòu)、高效實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)、執(zhí)行效率較高的源代碼是實(shí)現(xiàn)主機(jī)進(jìn)行更強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力的保證。