船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，通过N支水位计同时检测船闸闸室内某一检测点的水位，某一时刻获得该检测点多个水位检测值；根据船闸闸室水位变化阈值G1和水位计检测量程R，确定该检测点水位偏差阈值G2和多支水位计的检测值偏差阈值G3；将某一检测点多个水位计检测值Vn与确定的该检测点水位偏差阈值G2进行比较；将得到的合理水位检测值Vm进行差值运算；筛选后的N1个水位检测值作为该检测点的水位检测基础数据，进行二次处理，获得该检测点的水位检测有效值Ve。本发明专利技术一种船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，船闸单测点采用多水位传感器冗余检测，多检测值的表决校验、误差处理和检测值变送，为系统提供可靠稳定的水位数据。稳定的水位数据。稳定的水位数据。
【技术实现步骤摘要】
船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法
[0001]本专利技术涉及船闸闸室水位检测
，具体涉及一种船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法。
技术介绍
[0002]压力传感器的高可靠性是船闸控制系统安全运行的保障之一。三峡船闸和葛洲坝船闸闸室水位检测均采用德鲁克压电式水位传感器，多测点冗余方式检测闸室水位信号，直接输入中心PLC控制系统进行处理。在船闸运行工艺的不同阶段对水位检测精度要求不同。按照船闸设计要求中正向水头不超过0.01米，反向水头不超过0.02米的设计规范(文件中要求水平信号的保持水头为
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12.5cm至+5cm)，目前三峡船闸的水位检测未达到该技术要求。满足该技术要求的水位检测传感器目前市面上鲜有，且当前所用的德鲁克PTX1830造价高、坏损频繁、非国产产品。
[0003]船闸闸室水位信号的可靠性和稳定性是船闸运行工艺正常运行的重要保障。对多级或单级船闸，闸室水位检测都是多点检测，每一个检测点的水位信号是否可靠稳定，关系整个船闸的水位检测系统是否稳定可靠。因此对船闸单测点水位检测方法的研究能有效保障船闸水位检测系统的可靠稳定性。高水头船闸的闸室水位检测是事关船闸运行工艺安全最重要的压力信号检测，对阀门的运行工艺、闸门水平开门等重要运行节点有着直接的控制关系，是船闸健康运行的基础环节。
[0004]船闸闸室的水位检测是基于闸室上游、中游或下游的某一个或某几个位置点，放置水位检测传感设备，将闸室区域看成一个独立的检测点，则闸室水位是多个单位置点检测的水位值进行综合处理所得；对闸室内的单个检测位置点而言，某一个检测点的水位检测可靠性和准确性决定了整个闸室的水位检测可靠性和准确性。
[0005]船闸闸室的水位检测是基于闸室内多个单测点检测的综合结果，目前的闸室水位检测过程中，船闸单测点水位检测存在以下问题：
[0006]1)由于单点布置的只有1支水位计，因此单点水位检测缺乏可靠性和比对性，如果同一闸室的2支水位计同时故障或检测波动较大，则控制系统无法生成水平信号，导致船闸运行中断。
[0007]2)目前的水位信息可靠性以单只水位计的可靠性为依赖，一旦水位计测量值发生飘移，整个系统可靠性迅速下降，安全风险同步上升。因此，水位计测量值的校验功能是水位计可靠性工艺控制的基本要求。
[0008]3)单测点的水位检测缺乏判断、校验、修正等自诊断功能，单测点的水位检测缺乏可靠性和准确性的判断校验，直接影响闸室的水位检测可靠稳定；
[0009]4)多个单测点的传感检测信号缺乏一次处理和二次处理过程，检测信号直接汇聚于核心CPU控制系统进行信号处理，加重了船闸核心控制系统的算力负担。
技术实现思路
[0010]为了保证船闸闸室水位检测精度和检测值的可靠性，分散压力传感器冗余测量值的表决校验计算的算力负担。本专利技术提供一种船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，本专利技术方法中，船闸单测点采用多水位传感器冗余检测，多检测值的表决校验、误差处理和检测值变送，为系统提供可靠稳定的水位数据。
[0011]本专利技术采取的技术方案为：
[0012]船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一：通过N支水位计同时检测船闸闸室内某一检测点的水位，某一时刻获得该检测点多个水位检测值为Vn,n＝1,2,...,N；
[0014]步骤二：根据船闸闸室水位变化阈值G1和水位计检测量程R，确定该检测点水位偏差阈值G2和多支水位计的检测值偏差阈值G3；
[0015]步骤三：将步骤一某一检测点多个水位计检测值Vn与步骤二中确定的该检测点水位偏差阈值G2进行比较，超出水位偏差阈值G2的水位检测值被淘汰，不参与下一步数据处理；剩下的M个水位检测值为合理值Vm，m＝1,2,...,M；参与下一步数据处理；
[0016]步骤四：将步骤三中得到的合理水位检测值Vm进行差值运算，当某一个水位检测值与其他两个水位检测值之间的偏差均超出步骤二中确定的偏差阈值，则该水位检测值被淘汰，不参与下一步数据处理；同时该水位检测值对应的水位计被切除；
[0017]步骤五：步骤四筛选后的N1个水位检测值Vi，i＝1,2,...,N1，作为该检测点的水位检测基础数据，进行二次处理，获得该检测点的水位检测有效值Ve；
[0018]步骤六:对步骤五中水位检测有效值Ve进行标准电信号处理后输出。
[0019]所述步骤二中：
[0020]某闸室的水位变化阈值G1是指从该闸室最低水位到最高水位的最大差值；
[0021]水位计检测量程R是指水位检测传感器可测量的最大水位变化量。如果水位变化阈值G1是35米，可采用量程R为40米的水位检测传感器即可测量该闸室的水位。
[0022]水位偏差阈值G2包括动态水位偏差阈值和静态水位偏差阈值，动态水位偏差阈值是指在充泄水状态下，每分钟水位变化的最大限值。假设闸室充泄水水位变化的最大限值为1米/分钟，则在该动态情况下，水位计对应的测量值每分钟的变化量的绝对值不应该超过1米。静态水位偏差阈值是指在无充泄水状态下，每分钟检测点的水位变化量的绝对值。
[0023]检测值偏差阈值G3是指同一检测点同一时刻多个传感器检测值之间的最大偏差限值，该值反应的是单测点冗余传感器检测值之间的集中程度，可以用来判断单测点水位检测的可靠性。如多支水位计的检测值偏差阈值设定为0.4米，则水位计水位检测值两两之间的偏差值若大于0.4米，则可判定存在其中一个传感器性能下降。
[0024]所述步骤四中：差值运算，指的是用某一个水位检测值减去多个水位检测值的平均值；所述步骤四中：合理水位检测值是指在偏差范围内的水位检测值Vm,m＝1,2,...,M，M≤N。假设偏差阈值设定为0.4米，水位检测值V1与V2的偏差值为0.5米，V1与V3的偏差值为0.6米，均大于偏差阈值，则可以判定水位检测值V1的传感器性能下降，淘汰该水位检测值及其对应的水位计。
[0025]所述步骤五中二次处理包括以下步骤：
[0026]S5.1、误差分析：
[0027]从水位计检测环境、水位计安装方式、闸室水位波动变化等因素建立的水位检测数据处理模型进行分析；
[0028]水位计检测环境的温度、湿度、气压等参数会影响水位计的测量精度。因此，在分析水位检测数据时，需要考虑检测环境的影响，对数据进行校正和修正，以消除环境因素的影响。
[0029]水位计检测环境下，可以采用空白检验误差方法，在水位计检测安装前设置合适的初始环境参数进行水位计检测，如果实际环境读数对比初始环境读数偏高或偏低，则选择合适的校准系数，将水位计的测量值校准到当前环境的参数。可以起到对比作用，从而能够有效地控制系统误差的出现。
[0030]水位计的安装方式也会对水位检测数据产生影响。例如，水位计的安装位置、安装高度、安装角度等参数会影响水位计的测量精度和灵敏度。因此，在分析水位检测数据时，需要考虑安装方式的影响，对数据进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：通过N支水位计同时检测船闸闸室内某一检测点的水位，某一时刻获得该检测点多个水位检测值为Vn,n＝1,2,...,N；步骤二：根据船闸闸室水位变化阈值G1和水位计检测量程R，确定该检测点水位偏差阈值G2和多支水位计的检测值偏差阈值G3；步骤三：将步骤一某一检测点多个水位计检测值Vn与步骤二中确定的该检测点水位偏差阈值G2进行比较，超出水位偏差阈值G2的水位检测值被淘汰，不参与下一步数据处理；剩下的M个水位检测值为合理值Vm，m＝1,2,...,M；参与下一步数据处理；步骤四：将步骤三中得到的合理水位检测值Vm进行差值运算，当某一个水位检测值与其他两个水位检测值之间的偏差均超出步骤二中确定的偏差阈值，则该水位检测值被淘汰，不参与下一步数据处理；同时该水位检测值对应的水位计被切除；步骤五：步骤四筛选后的N1个水位检测值Vi，i＝1,2,...,N1，作为该检测点的水位检测基础数据，进行二次处理，获得该检测点的水位检测有效值Ve；步骤六:对步骤五中水位检测有效值Ve进行处理后输出。2.根据权利要求1所述船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，其特征在于：所述步骤二中：某闸室的水位变化阈值G1是指从该闸室最低水位到最高水位的最大差值；水位计检测量程R是指水位检测传感器可测量的最大水位变化量；水位偏差阈值G2包括动态水位偏差阈值和静态水位偏差阈值，动态水位偏差阈值是指在充泄水状态下，每分钟水位变化的最大限值；静态水位偏差阈值是指在无充泄水状态下，每分钟检测点的水位变化量的绝对值；检测值偏差阈值G3是指同一检测点同一时刻多个传感器检测值之间的最大偏差限值，该值反应的是单测点冗余传感器检测值之间的集中程度，能够用来判断单测点水位检测的可靠性。3.根据权利要求1所述船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，其特征在于：所述步骤四中：差值运算，指的是用某一个水位检测值减去多个水位检测值的平均值。4.根据权利要求3所述船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，其特征在于：所述步骤四中：合理水位检测值是指在偏差范围内的水位检测值Vm,m＝1,2,...,M，M≤N。5.根据权利要求1所述船闸闸室单测点水位计冗余测量值变送方法，其特征在于：所述步骤五中二次处理包括以下步骤：S5.1、误差分析：从水位计检测环境、水位计安装方式、闸室水位波动变化因素建立的水位检测数据处理模型进行分析；
①
：水位计检测环境下，采用空白检验误差方法，在水位计检测安装前设置合适的初始环境参数进行水位计检测，如果实际环境读数对比初始环境读数偏高或偏低，则选择合适的校准系数，将水位计的测量值校准到当前环境的参数；
②
：在分析水位检测数据时，考虑安装方式的影响，对数据进行校正和修正，按照以下步骤进行：(1)检查水位计的安装位置和姿态，如安装高度和角...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊锦玲，陈坤，胡鹤轩，延芳超，鹿浩，李业舟，邓月，秦少玲，秦云，胡博，王余旺，唐念，阮荣斌，周慧，丁伦军，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，
类型：发明
国别省市：
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