[发明专利]一种流量测量方法及装置

说明书

本发明提供的流量测量方法及装置，应用于测控技术领域，该方法在获取目标水渠的当前水位后，按预设规则控制目标换能器工作，并获取各目标换能器工作过程中对应的超声波传递时间，然后根据所得超声波传递时间，计算各水层的平均流速和任意两个相邻水层之间的等效流速，将待测水体的当前水位、各水层对应的平均流速和等效流速输入流速计算模型，得到待测水体的平均流速，最终根据待测水体的平均流速和目标水渠的水渠宽度，计算得到待测水体的当前流量。本方法流速计算模型是训练神经网络得到，并未涉及水渠的具体结构参数，相对于现有技术而言，计算结果与水渠实际结构之间的关联已经降到最低，有助于提高流量计算结果的准确性。

技术领域

本发明属于测控技术领域，尤其涉及一种流量测量方法及装置。

背景技术

流量测量设备是目前灌溉作业中广泛使用的水利设备，通过流量测量设备不仅能够动态的控制灌水定额和控制用水量，而且还能实现水量计费、管理自动化，达到节水灌溉的目标。

现有技术中的流量测量设备大都基于多声道超声波技术实现，设备包括多个沿水渠深度方向布置的换能器组，每一换能器组对应相应的水层，且每一换能器组内包括两个正向相对布置的换能器。现有流量测量设备通过各水层内平行对射的换能器，获取超声波在同一水层的一对换能器之间传播时间，由于超声波在顺流传播与逆流传播时存在一定的时间差，可采用此时间差计算各水层的平均流速，同时，基于水渠的设计结构参数构建数学模型，最终将所得的平均流速以及水渠的结构参数输入到数学模型之中，得到水渠内水体的瞬时流量。

然而，在实际应用中，水渠内的灌水中大都包含有大量的泥沙，水渠在长期使用后不可避免的会在渠底堆积大量的泥沙，从而改变水渠的实际结构，由于前述数学模型是基于水渠的设计结构参数构建的，会导致计算得到的瞬时流量不够准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种流量测量方法及装置，用于计算待测水体平均流量的流量计算模型是以水体的水位、各水层的平均流速以及相邻水层之间的等效流速为基础训练神经网络得到的，不再依赖于水渠的设计结构参数，能够将水渠结构变化对计算结果的影响降到最低，流量计算结果更为准确，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种流量测量方法，应用于流量测量设备，所述方法包括：

获取目标水渠的当前水位；

按预设规则控制所述流量测量设备中的目标换能器工作，并获取各所述目标换能器工作过程中对应的超声波传递时间；

根据所述超声波传递时间，计算各水层的平均流速和任意两个相邻水层之间的等效流速；

将所述当前水位、各水层的平均流速和所述等效流速输入流速计算模型，得到所述目标水渠中待测水体的平均流速；

其中，所述流速计算模型以水体的水位、各水层的平均流速以及相邻水层之间的等效流速为输入，以水体的平均流速为输出，训练神经网络得到；

根据所述待测水体的平均流速和所述目标水渠的水渠宽度，计算所述待测水体的当前流量。

可选的，所述按预设规则控制所述流量测量设备中的目标换能器工作，包括：

将所述流量测量设备中，处于所述当前水位以下的多个换能器作为目标换能器；

按如下预设规则控制各所述目标换能器工作：

控制目标换能器a_i发射超声波，并控制目标换能器b_i和目标换能器b_j接收超声波；

控制目标换能器b_i发射超声波，并控制目标换能器a_i和目标换能器aj接收超声波；