[发明专利]一种基于数据融合技术的智能型水位监测仪

权利要求书

1.一种基于数据融合技术的智能型水位监测仪，其特征在于，所述基于数据融合技术的智能型水位监测仪包括：

触摸屏单元，安装在设备箱体上，与可编程控制器单元连接，用于手动校准和设定输入输出单元的高程、水位上下限、比例和校准参数以及进行报警提示；

可编程控制器单元，安装在设备箱体上，与输入输出单元连接，用于对输入输出单元传输的水位监测数据进行对比和分析，并对输入输出单元传输控制指令；

输入输出单元，安装在设备箱体上，与可编程控制器单元连接，用于监测水位数据，并将监测的数据传输给可编程控制器单元；

所述基于数据融合技术的智能型水位监测仪的可编程控制器单元控制方法包括以下步骤：

1)首先将设备安装完成并接通电源，

2)从触摸屏主界面进行设备的初始化设置，清除设备之前预存的数据、然后输入水位计的高程、水位上限、比例、校正系数相关参数，完成数据的设定；

3)判断采集到的水位值有效后，对输入输出单元的浮子水位计、压阻式水位计、雷达水位计、超声波水位计和电子水尺采集到的数据进行权系数融合计算，权系数低的数据将会被校准，校准后，得到有效的五个数据；

4)根据最终融合估计值公式以及计算得到的五个数据进行计算，得到最终融合计算值；

5)得到最终融合计算值后，将会对温度补偿数据组进行判断，如果需要更新，则更新；如果不需要更新，则根据该温度补偿数据组对最终融合计算值进行温度补偿模糊运算；从而得到最终的有效水位；

6)进入下一个采集周期；

对输入输出单元的浮子水位计、压阻式水位计、雷达水位计、超声波水位计和电子水尺采集到的数据进行权系数融合计算方法包括：

用浮子水位计、压阻式水位计、雷达水位计、超声波水位计和电子水尺从不同方位测量同一水位，第i个传感器在k时刻，所测数据为X_i(k)，其中，i＝1，2，3，4，5；若X_i(k)与X_j(k)的差值a(i，j)较大，表明该时刻两个传感器的观测值相互支持度较低；如果X_i(k)与X_j(k)很接近，表面该时刻两个传感器的观测值相互支持度较高，则这个观测值的真实性就越高，定义多传感器的支持程度为支持度；其中的支持函数为：S_ij(k)＝2arccot(|a(i，j)|)/π；

|a(i，j)|越小，S_ij(k)越大，则该时刻的2个观测值支持程度越高，当|a(i，j)|大于一定的值δ(δ≥0)时，S_ij(k)值为0；

如果的值较大，表明此时刻第i个传感器的观测值与多数传感器保持一致；反之表明第i个传感器的观测值偏离多数传感器的观测值；

则根据浮子水位计、压阻式水位计、雷达水位计、超声波水位计和电子水尺的支持度，得到权系数，权系数公式为：

根据权系数公式，得到最终融合估计值表达式：

手动校准后，在采集输入输出单元传输的数据时，先对数据的有效性进行判断；水位在输入输出单元正常运行的状态下，输入输出单元的水位值为2～5m；由于闸门不动时，水位变动很小；当闸门静止时，如果短时间内水位变动很大，输入输出单元出现故障，测量的水位值无效。

2.如权利要求1所述的基于数据融合技术的智能型水位监测仪，其特征在于，所述触摸屏单元包括：

主画面，用于显示传感器的状态及传感器参数信息；

参数设定界面，用于设定水位高程、水位上限、比例、校准值；高程为闸站的当前高程，水位上限为闸站正常运行情况下的最高报警水位，比例为输入输出单元的各传感器在程序中对座的数字量和水位的关系，校准值为经过运算后得到的水位值与实际值的误差值；

报警提示界面，用于输入输出单元的各传感器传输的数据都无效的时候，进行故障报警提示。