湖北省漳河灌区

一、项目简介

漳河水库设出水闸门，闸门底板离水面30多米。开闸时，水流经闸门泻出到消力池，部分能量消掉后，进入引水干渠。由于水压大，水流在消力池内翻滚后，产生了大量的气泡并带入引水干渠内。由于水压大，平直段短，水流中存在的大量气泡会衰减超声波的能量，势必给超声测流带来大的考验。用户安装了国外知名流量计，当闸门开度较小，入渠流量范围为10-30m³/s时，该流量计还能正常运行；当开度加大，流量达到30-50m³/s时，出现了明显的超声波信号衰减现象；当流量超过50m³/s以上时，超声波信号继续减弱，直至无有效信号，此时流量数据测量断断续续，极不稳定。

为此更换了清万水自主研发的超声波流量计，进行通水测试，验证超声波信号得到了明显增强，瞬时流量值趋于平稳稳定，未出现测量中断的现场。在整个测试过程中，清万水自主研发的超声波流量计一直处于持续稳定的运行状态

二、技术亮点

1、水库出水渠道内流态紊乱。由于滞留在渠道内的气泡未完全消融，水中的气泡对超声信号带来较大的衰减和畸变。

2、衰减和畸变后的波形信号，其波形采集的特征点会满足不了流量计系统预设的波形特征点的阈值条件，所以畸变后的波形被当作无效波形处理。

3、自主流量计系统内置了先进的波形处理算法，对于畸变的波形和衰减后的微弱波形仍然可用正常处理。

增强换能器的激励信号功率，使信号具有更强的抗衰减能力。

清万水自主研发的超声波流量计，具有更高的发射功率，使超声信号能够穿透高气泡含量的流水。

交叉相关信号处理技术有效进行信号的干扰补偿。

流速测量容易受到环境因素的干扰，通常情况下，超声波脉冲穿过介质时都会被反射、散射和衍射而造成减弱，减弱的程度据介质（水中颗粒和气泡）的密度而有所不同，这种情况导致某些测流装置测量出现错误，因此需要在测量过程中进行适当的环境控制和干扰补偿，采用更为先进的交叉相关技术，通过交叉相关信号处理技术可更准确的获得时间差。

在更换清万水自主研发的超声波流量计主机进行通水测试后，超声波信号得到了明显增强，瞬时流量值趋于平稳稳定，未出现测量中断的现场。在整个测试过程中，清万水自主研发的超声波流量计一直处于持续稳定的运行状态。

通过波形记忆对比法，采集系统能准确找到发出的信号。并在每次测量中对更多的信号进行采样，且对这些采样进行更好的算术处理，以排除错误读数，因此可以在一般到恶劣的噪音、泥沙环境下，获得更可靠、更准确的测量值。

优化硬件配置架构，使流量计主机具备更强的数据处理能力。

回归算法、卷积网络等AI算法应用于信号分析中，同时高速的波形数据采样需要占用大量的内存资源，清万水自研流量计在硬件上采用ARM架构、高效实时的操作系统、执行效率较高的源代码是实现主机进行更强数据处理能力的保证。