[发明专利]基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准方法及系统

权利要求书

1.基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，包括离线校准阶段，进一步包括如下步骤：

提升控制电机控制水位托盘水平放置，提升水位托盘的满水位至高于闸前水位并固定，为闸前水位的校准提供基准面；

步进电机控制丝杆转动，带动与丝杆相连的水位测量装置及支架从起始位置开始以预设间隔高度向上移动，且每移动一预设间隔，测量一次闸前水位、气象参数和水位测量装置及支架至水面的空气透明度数据，并记录上述数据，直至水位测量装置及支架向上移动到最上端；

步进电机控制丝杆反向转动，带动与丝杆相连的水位测量装置及支架以预设间隔高度向下移动，且每移动一预设间隔，测量一次闸前水位、气象参数和水位测量装置及支架至水面的空气透明度数据，并记录上述数据，直至水位测量装置及支架向下移动到最下端；

步进电机控制丝杆再次反向转动，带动与丝杆相连的水位测量装置及支架以预设间隔向上移动，且每移动一预设间隔，测量一次闸前水位、气象参数和水位测量装置及支架至水面的空气透明度数据，并记录上述数据，直至水位测量装置及支架向上移动到反射式水位计量程中部，停止移动水位测量装置及支架；

建立多个测值误差修正模型，以测量的多组闸前水位、气象参数和透明度数据作为输入样本，以对应水位测量装置及支架在丝杆上移动的距离对应的水位值与闸前水位测值之差为输出样本，将输入样本与输出样本分别添加到多个测值误差修正模型中，对多个测值误差修正模型进行训练，得到多个训练好的测值误差修正模型，对训练好的测值误差修正模型进行综合评价，确定最优测值误差修正模型；

利用确定的最优测值误差修正模型对反射式水位计测值进行实时误差修正，对闸前水位进行在线测量。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，对闸前水位在线测量的步骤包括：将闸前水位值以及时间同步气象和透明度数据输入选定的最优测值误差修正模型，通过边缘计算对误差进行修正，在线输出经校准的闸前水位值，将经校准的闸前水位值进行本地存储和/或发送到后方处理中心或授权移动终端。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，根据视频图象结合水闸上下游气象和水闸运行情况判断闸前水位是否稳定，如判断闸前水位稳定则直接利用闸前水位作为基准面进行校准。

4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，将水下托盘作为基准面进行校准，则在完成确定最优测值误差修正模型后，将水下托盘竖直并收起，直至贴紧上下竖直导轨所在的壁面，再对闸前水位进行在线测量。

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，在校准过程中，水位测量装置及支架上下周期移动均是在反射式水位计的量程之内；在校准结束时，水位测量装置及支架所停留和固定位置为反射式水位计的量程中部。

6.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，选择相关向量机、长短时记忆、编码-解码神经网络模型和门控循环单元作为测值误差修正模型。

7.根据权利要求1所述的基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准的方法，其特征在于，对训练好的测值误差修正模型进行综合评价的方法包括：通过随机抽取多组输入组合，计算测值误差修正模型得到的预测值中误差的度量，判断测值误差修正模型的精度；通过在输入样本中添加一定的误差，计算测值误差修正模型得到的预测值中误差，判断测值误差修正模型的稳定性；通过判断当预测精度为相同的最大允许误差时，所对应的时间长度是否满足要求，判断测值误差修正模型的泛化能力；综合考虑精度、稳定性和泛化能力最好的模型作为确定的最优测值误差修正模型。