[发明专利]一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，涉及流场计算技术领域，包括以下步骤，检测待测河流断面的流速矢量；建立河流剖面模型使流速空间分布与现实河道相映射；对实测区流速分布数据进行特征提取；以实测区数据作为定解条件推算全断面流速分布；通过流场计算流量；发明还公开了一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算系统。本发明采用人工智能算法取代人工标定工作，具有高精度、高效率的特点，整体流程实现全自动。

技术领域

本发明涉及流场计算技术领域，尤其涉及一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法及系统。

背景技术

流场分布与流量测量是水体动力环境研究的重要方面，水文工作者的重要任务之一，也是水上交通和航运、渔业最为关注的参数，具有非常广阔的产业化前景和显著的社会经济效益，其有效测量技术一直受到关注。随着科学技术的发展，对流场和流量测量的要求也逐步提高，如何实时、快速、准确、大范围测量是流场分布与流量测量技术发展的主要方向。

声学多普勒测流仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP)利用声学换能器在水流中发射的声脉冲，遇到悬浮物质产生多普勒频移来进行流速测量。其能测量不同水层的三维流速和流场，测量量程能够达到上千米，仪器性能稳定，是一种快速、有效的测量装置，被国际海委会推荐为四种先进的测流仪器之一。

河道测流传统方式主要基于：(1)水平式声学多普勒测流仪、(2)走航式声学多普勒测流仪。水平式声学多普勒测流仪首先采集河道一个垂直深度剖面上的流场分布，然后利用测流系统率定方法将实测流速转换为断面平均流速，最后结合断面面积的估算，实现全断面流量的实时监测。水平式声学多普勒测流仪具有测量简单的特点，但由于只能获取有限个离散的流场数据，进行流速测量时并不考虑流速实测点在断面中的空间分布位置，由于流场中各位置的流速其代表性是不同的，当水位等河道参数发生改变时，测流仪测得的同一空间位置上的流速信息在转换为全局流量时其权重会发生改变。因此在断面平均流速计算中具有较大的不确定性，对测流系统率定过程的要求较高，需要收集不同水位、水域的关系率定资料，同时需要对所测流量和断面面积进行人工标定，费时费力，且系统适应性差，一旦河床发生改变或设备安装位置调整，所有率定工作都要重新进行，造成大量重复劳动，效率低下。

而走航式声学多普勒测流仪通过船或者其他载体进行走航测量整个断面的流场分布，虽然测量结果具有丰富的流场信息，但无法满足实时在线测量需求，尤其不适合应用于河道测流的频发性任务。

发明内容

有基于此，本发明的目的在于提供一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法及系统，采用人工智能算法取代人工标定工作，具有高精度、高效率的特点，整体流程实现全自动。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，检测待测河流断面的流速矢量；

S2，建立模型，为实测流速赋予空间信息，使模型中的实测流速空间分布与现实河道产生映射关系；

S3，对实测区流速分布数据进行特征提取；

S4，根据S3所提取的数据特征，推算全断面流速分布；

S5，根据S4计算所得的全断面流场计算流量。

一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算系统，其特征在于，包括智控扫描ADCP和智控云终端，

所述智控扫描ADCP包括智控主机和数据终端；

所述指控主机包括声学多普勒测流仪和电机系统，所述声学多普勒测流仪检测待测河流断面内一条测线上的双波束径向流速；所述电机系统控制声学多普勒测流仪平移或旋转，完成待测河流断面内多条测线上的双波束径向流速检测；