[发明专利]一种抗干扰窨井液位监测方法及系统

说明书

本发明公开一种抗干扰窨井液位监测方法及系统，包括：包括：采用编码方式产生超声波发射波形，获取窨井下空间的超声波回波信号；接收所述超声波回波信号，采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对所述回波信号的波形进行滤波处理，再对滤波后的数据提取包络，查找极值，以计算液位数据；通过虚假回波学习算法排除所述液位数据中的固定干扰数据进行鉴定确认，得到实际液位信息，利用NB‑IoT通讯将所述液位信息上传至服务器，获得窨井液位实时监测结果。本发明的优点是：实现简单，有效解决解决窨井复杂的工况下，稳定准确的采集液位信息的问题。

技术领域

本发明属于市政雨污水窨井液位监测技术领域，特别是一种抗干扰窨井液位监测方法及系统。

背景技术

窨井下工况复杂，环境恶劣，大部分超声波液位监测设备易受井下梯子、线缆、井壁等障碍物的干扰，采集到的液位数据波动不稳定或者错误。

窨井是城市排水管网的重要组成部分，是方便日常检查、预防和疏通管道堵塞的重要设施，是智慧排水建设的重要内容。排水管理部门通过窨井水位监测可全面掌握排水管网的充满度，有效支撑排水管网的日常运维工作和汛期排涝联动。

数字信号处理技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，

传统超声测量一般在空旷的环境使用，不存在障碍物遮挡，回波是由被测对象反射产生，测量相对稳定。由于窨井下空间狭小、环境复杂，井下梯子、线缆、井壁等障碍物对超声波反射产生虚假回波(非测量对象产生的回波)，在传统测量方法中，虚假回波会被识别成有效数据，造成测量数据大幅偏离真实值，给城市排水防涝造成极大隐患。

CN111076793A的专利文献公开了一种窨井专用液位测量装置及方法，具体包含控制模块、超声波探头、限幅电路、无源滤波电路，多级带通滤波电路，控制模块用于根据控制指令声称与超声波探头对应频率的频率信号；根据有效检测信号计算获得测量结果，超声波探头用于根据频率信号发射对应频率的超声波检测信号至被测区域，接受反馈的超声波反馈信号。该方案的显著缺点是：测量结果不够准确，适应性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗干扰窨井液位监测方法，解决窨井复杂的工况下，稳定准确的采集液位信息的问题。

有鉴于此，本发明提供一种抗干扰窨井液位监测方法，其特征在于，包括：

采用编码方式产生超声波发射波形，获取窨井下空间的超声波回波信号；

接收所述超声波回波信号，采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对所述回波信号的波形进行滤波处理，再对滤波后的数据提取包络，查找极值，以计算液位数据；

通过虚假回波学习算法排除所述液位数据中的固定干扰数据进行鉴定确认，得到实际液位信息，利用NB-IoT通讯将所述液位信息上传至服务器，获得窨井液位实时监测结果。

进一步地，接收所述超声波回波信号，获取窨井下空间的超声波回波信号，包括：

将接收到的所述超声波回波信号处理转化为回波包络曲线，通过对所述回波包络曲线进行分析，确定回波前沿到达的时间。

进一步地，采用编码方式产生超声波发射波形，获取窨井下空间的超声波回波信号，包括：

采用PWM编码方式控制超声波换能器发射特定序列的超声波，得到窨井下空间的超声波回波信号，将所述超声波回波信号经过放大电路进行放大，然后经过ADC变为数字信号。

进一步地，通过虚假回波学习算法排除所述液位数据中的固定干扰数据进行鉴定确认，包括：