基于数据分析的水声学探测用测流仪器运行预警系统的制作方法

本发明属于水声学探测领域，涉及数据分析技术，具体是基于数据分析的水声学探测用测流仪器运行预警系统。

背景技术：

1、针对复杂的海洋环境和多样的目标类型，现有水面水下单平台单传感器探测能力有限、稳定性差，很难满足未来对水声目标的准确探测和识别需求，为适应复杂的海洋环境和获得更丰富、更准确的目标信息，越来越多的各种样式的水下探测装备和传感器被研发出来，并投入测试和应用。

2、水声学探测中广泛应用的超声波流量计适用于非接触式测量，且不干扰流体流动；拥有适用范围广、测量精度高、起始量度低等优势，由于超声波流量计的非接触式工作特性，其一般不会出现被腐蚀、堵塞等严重影响测量精度的故障，因此，传统根据仪器输出的监测数据进行精度评估的方式通常无法监测超声波流量计的实际测量精度缺陷。

3、针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于数据分析的水声学探测用测流仪器运行预警系统，用于解决现有技术无法监测超声波流量计的实际测量精度缺陷的问题；

2、本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以监测超声波流量计的实际测量精度缺陷的基于数据分析的水声学探测用测流仪器运行预警系统。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、基于数据分析的水声学探测用测流仪器运行预警系统，包括运行预警平台，所述运行预警平台通信连接有精度测试模块、精度预警模块、稳定评估模块以及数据库；

5、所述精度测试模块用于对水声学探测用测流仪器进行精度测试分析：将水声学探测用超声波流量计标记为测试对象，对测试对象进行若干次测试分析并获取测试对象在每个测试分析过程的浑浊临界值；由所有测试分析过程的浑浊临界值构成临界集合，对临界集合进行数据清洗处理得到测试对象的浑浊界定值；通过浑浊界定值对测试对象是否通过精度测试分析进行判定；将所有通过精度测试分析的测试对象的浑浊界定值通过运行预警平台发送至数据库中进行存储；

6、所述精度预警模块用于对水声学探测用测流仪器进行精度监测预警分析：在测试对象通过精度测试分析并执行测流任务时，将测试对象标记为监测对象，在监测对象执行测流任务过程中生成若干个监测时间点，在监测时间点获取任务流体的浑浊预警系数，通过数据库调取监测对象的浑浊界定值，将浑浊预警系数与浑浊界定值进行比较并通过比较结果对任务流体的浑浊度是否满足监测对象的测试精度要求进行判定；

7、所述稳定评估模块用于对水声学探测用测流仪器的运行稳定性进行评估分析。

8、进一步地，测试对象在测试分析过程的浑浊临界值的获取过程包括：每个测试分析过程均包含有若干个测试时间点，将测试对象搭载在无人机上，通过多普勒雷达采集测试流体的流量值并标记为流量测试值，在测试时间点获取测试对象的测试误差值与浑浊系数；通过数据库调取浑浊灰度阈值与测试误差阈值，将测试分析过程中测试误差值不大于测试误差阈值的测试时间点的浑浊系数最小值标记为测试分析过程的浑浊临界值。

9、进一步地，测试对象在测试时间点的测试误差值与浑浊系数的获取过程包括：通过校验后的接触式流量测试仪获取测试流体的流量值并标记为流量校验值，将测试时间点的流量校验值与流量测试值差值的绝对值标记为测试时间点的测试误差值，在测试时间点通过无人机搭载的高清摄像头对测试流体进行图像拍摄得到测试图像，将测试图像放大为像素格图像并进行灰度变换，将测试图像中灰度值小于浑浊灰度阈值的像素格标记为浑浊格，将测试图像中浑浊格的数量与像素格总数量的比值标记为测试图像的浑浊系数。

10、进一步地，对临界集合进行数据清洗处理的具体过程包括：对临界集合内的所有元素进行方差计算得到集中系数，通过数据库获取集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则判定数据清洗处理完成，将临界集合中的最小元素标记为测试对象的浑浊界定值；若集中系数大于等于集中阈值，则将临界集合中的最大元素与最小元素剔除，然后重新计算临界集合的集中系数，以此类推，直至集中系数小于集中阈值。

11、进一步地，对测试对象是否通过精度测试分析进行判定的具体过程包括：通过数据库获取浑浊界定阈值，将测试对象的浑浊界定值与浑浊界定阈值进行比较：若浑浊界定值小于浑浊界定阈值，则判定测试对象通过精度测试分析；若浑浊界定值大于等于浑浊界定阈值，则判定测试对象不通过精度测试分析，生成预处理信号并将预处理信号通过运行预警平台发送至管理人员的手机终端。

12、进一步地，任务流体在监测时间点的浑浊预警系数的获取过程包括：通过无人机搭载的高清摄像头对任务流体进行图像拍摄，将拍摄得到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，将监测图像中灰度值小于浑浊灰度阈值的像素格标记为预警格，将监测图像中预警格的数量与所有像素格数量的比值标记为监测图像的浑浊预警系数。

13、进一步地，对任务流体的浑浊度是否满足监测对象的测试精度要求进行判定的具体过程包括：若浑浊预警系数小于浑浊界定值，则判定任务流体的浑浊度不满足监测对象的测试精度要求，生成精度预警信号并将精度预警信号通过运行预警平台发送至管理人员的手机终端；若浑浊预警系数大于等于浑浊界定值，则判定任务流体的浑浊度满足监测对象的测试精度要求。

14、进一步地，稳定评估模块对水声学探测用测流仪器的运行稳定性进行评估分析的具体过程包括：在监测对象执行测流任务过程中实时获取任务流体的流量值并标记为流量监测值，由相邻两个监测时间点构成一个监测时段，在监测时段的结束时刻获取量差数据lc、间隔数据jg以及浮动数据fd并进行数值计算得到监测对象在监测时段内的稳定系数wd，通过稳定系数wd对监测对象在监测时段内的运行稳定性是否满足要求进行判定。

15、进一步地，量差数据lc的获取过程包括：将流量监测值在监测时段内的最大值与最小值分别标记为量高值与量低值，将量高值与量低值的差值标记为量差数据lc；间隔数据jg为量高值与量低值在监测时段内对应时间点的时间间隔，浮动数据fd的获取过程包括：将流量监测值在监测时段内的平均值标记为流均值，由流量监测值大于流均值的连续时长构成一个上浮子时段，由流量监测值小于流均值的连续时长构成一个下浮子时段，将监测时段内上浮子时段的数量与下浮子时段的数量之和标记为浮动数据fd。

16、进一步地，对监测对象在监测时段内的运行稳定性是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过数据库获取稳定阈值wdmax，将监测时段的稳定系数wd与稳定阈值wdmax进行比较：若稳定系数wd小于稳定阈值wdmax，则判定监测对象在监测时段内的运行稳定性满足要求；若稳定系数wd大于等于稳定阈值wdmax，则判定监测对象在监测时段内的运行稳定性不满足要求，生成稳定异常信号并将稳定异常信号通过运行预警平台发送至管理人员的手机终端。

17、本发明具备下述有益效果：

18、1、通过精度测试模块可以对水声学探测用测流仪器进行精度测试分析，鉴于超声波流量计对流体中的悬浮颗粒或气泡浓度有一定要求，不适用于透明或无悬浮颗粒的流体的应用特性，结合校验测流误差与流体浑浊度进行综合分析得到保证测试对象测试精度下的浑浊度临界值，为精度预警分析提供数据支撑‌；

19、2、通过精度预警模块可以对水声学探测用测流仪器进行精度监测预警分析，通过定时监测被测流体的浑浊预警系数来判断是否符合监测对象的精度保证范围，监测对象的测量精度受到外部影响程度较低，但是与被测流体的清澈程度息息相关，在定期进行精度测试分析的前提下，进行被测流体浑浊度监测可以保障监测对象的测量精度；

20、3、通过稳定评估模块可以对水声学探测用测流仪器的运行稳定性进行评估分析，对监测对象的输出数值进行处理得到多项运行稳定参数，对多项运行稳定参数进行综合分析与计算得到稳定系数，根据稳定系数对监测对象的运行平稳程度进行反馈，进而在出现稳定性异常时及时进行反馈与预警。