监测系统和监测方法

技术领域

本申请属于监测技术领域，尤其涉及一种监测系统和监测方法。

背景技术

污水管网是污水系统的重要组成部分，可用于输送、存储生活污水、工业废水以及自然降水等。污水管网的管道部分主要位于城市路面之下。通过监测设备对管道中的污水进行液位、流量、流速等监测指标的监测，使管理人员能够及时了解污水管网的运行状况，保障污水管网的安全性。

但是，目前的监测方式通常受到管道中的淤泥、浮渣等的影响，导致监测结果的准确性较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种监测系统和监测方法，能够提高监测结果的准确性。

第一方面，本申请实施例提供了一种监测系统，该系统包括：管道和监测设备，所述管道包括第一腔体和第二腔体，所述监测设备包括监测主机和探头；

所述第一腔体，用于接收液体；

所述第二腔体，位于所述第一腔体的下方，与所述第一腔体连通，所述第二腔体用于存储、输送液体；

所述监测主机，设置于所述第一腔体中，用于控制所述探头对液体的监测指标进行测量；

所述探头，设置于所述第二腔体中，所述探头与液面接触且位于液面下方，所述探头与所述监测主机电连接，用于根据液体的流速确定目标测量方式，基于所述目标测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束，接收液体返回的与所述第一信号波束对应的第二信号波束，以及基于所述目标测量方式，根据所述第一信号波束和所述第二信号波束对液体的监测指标进行测量，所述目标测量方式包括连续多普勒测量方式和脉冲多普勒测量方式中的任意一个。

在一种可能的实现方式中，还包括固定件，所述固定件包括第一固定杆和第二固定杆；

所述第一固定杆设置于所述第一腔体的内壁；

所述第二固定杆设置于所述第二腔体中且漂浮于液面上方，所述第二固定杆与所述第一固定杆活动连接，所述探头设置于所述第二固定杆朝向液体的一侧。

第二方面，本申请实施例提供了一种监测方法，应用于第一方面所述的监测设备，该方法包括：

确定目标测量方式，所述目标测量方式包括连续多普勒测量方式和脉冲多普勒测量方式中的任意一个；

基于所述目标测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束；

接收液体返回的与所述第一信号波束对应的第二信号波束；

基于所述目标测量方式，根据所述第一信号波束和所述第二信号波束对液体的监测指标进行测量，得到测量结果。

在一种可能的实现方式中，所述确定目标测量方式，包括：

在液体的流速大于第一预设阈值的情况下，将连续多普勒测量方式确定为目标测量方式。

在一种可能的实现方式中，所述确定目标测量方式，还包括：

在液体的流速小于第二预设阈值的情况下，将脉冲多普勒测量方式确定为目标测量方式。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标测量方式，自上而下向液体投射所述第一信号波束，包括：

在基于所述目标测量方式，自上而下向液体投射所述第一信号波束的过程中，对所述第一信号波束进行多层声阻抗匹配。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标测量方式，自上而下向液体投射所述第一信号波束，还包括：

在基于所述脉冲多普勒测量方式，自上而下向液体投射所述第一信号波束的过程中，增大投射所述第一信号波束的频率。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现上述第二方面中任一种可能的实现方法中的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现上述第二方面中任一种可能的实现方法中的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行如上述第二方面中任一种可能的实现方法中的方法。

在本申请实施例的监测系统中，由于第一腔体与第二腔体连通，且位于第二腔体的上方，因此，通过将监测主机设置于第一腔体中，将探头设置于第二腔体中，与液面接触且位于液面下方，相对于将探头设置于管道底部，使探头能够不受管道底部的淤泥、浮渣的影响，进而能够提高探头对监测指标的测量的准确性，提高监测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种监测系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种监测方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其他的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如背景技术部分所述，通过监测设备可以对管道中的污水进行液位、流量、流速等监测指标的监测。目前，监测设备通常安装于管道的底部，使监测设备的探头容易受到管道底部的淤泥、浮渣等的影响，导致监测结果的准确性较低。另外，将监测设备安装于管道底部的方式造成对监测设备的安装、维护困难。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种监测系统和监测方法。其中，监测系统可以包括监测设备。监测设备可以包括设备封装外壳和供电模块。其中，设备封装外壳可以用于对监测设备的电子部分进行封装。设备封装外壳可以根据IP68防护等级设计，保护其内电子部分不会受到污水管道中水、汽的影响。供电模块可以用于对监测设备进行供电，供电模块可以包括太阳能板和防爆电池中的任意一个。

监测设备还可以包括监测主机和探头。具体的，监测主机可以包括处理模块、数据收发模块、通讯模块和供电模块。其中，处理模块可以用于对监测设备的运行参数进行设置。其中，运行参数可以包括监测指标、监测方式、监测的时间间隔等。处理模块在对上述运行参数设置完成之后，可以通过上述运行参数控制探头对液体的监测指标进行测量，得到测量结果。测量结果可以模拟信号的形式存在。数据收发模块可以用于接收、存储探头122传输的模拟信号，以及将模拟信号转化为可以通过串行通信协议(如MODBUS通信协议)传输的数字信号。通讯模块可以通过RS485接口与数据收发模块连接，还可以利用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)将数字信号上传至服务器。在服务器接收到数字信号之后，用户可以在网页查询与数字信号对应的实时数据和历史数据。

另外，探头可以是适用于非满管、满管、倒灌、高流速等多种复杂工况下的一体化复合型液位流速探头，具有IP68防水等级。探头的液位量程可以是0～10m，液位测量精度可以是0.5％FS；流速测量范围可以是-3～3m/s，流速测量精度可以是0.02m/s。

下面对本申请实施例所提供的监测系统进行介绍。

图1示出了本申请实施例提供的一种监测系统的结构示意图。如图1所示，监测系统可以包括管道和监测设备，管道可以包括第一腔体111和第二腔体112，监测设备可以包括监测主机121和探头122。第一腔体111可以用于接收液体；第二腔体112可以位于第一腔体111的下方，与第一腔体111连通，第二腔体121可以用于存储、输送液体；监测主机121可以设置于第一腔体111中，用于控制探头122对液体的监测指标进行测量；探头122可以设置于第二腔体112中，探头122可以与液面接触且位于液面下方，探头122可以与监测主机121电连接，用于根据液体的流速确定目标测量方式，基于目标测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束，接收液体返回的与第一信号波束对应的第二信号波束，以及基于目标测量方式，根据第一信号波束和第二信号波束对液体的监测指标进行测量，目标测量方式包括连续多普勒测量方式和脉冲多普勒测量方式中的任意一个。

这里，液体可以包括生活污水、工业废水以及自然降水等。监测指标可以包括液位、流速、流量等。另外，第一腔体111和第二腔体112之间可以为管道口。第一腔体111接收到液体之后，液体可以通过管道口直接进入第二腔体112中。

作为一种示例，监测主机121可以固定设置于第一腔体111的任意一侧的内壁中。探头122可以活动设置于第二腔体112中。具体的，由于探头122可以与液面接触且位于液面下方，因此，随着液面的上升和下降，探头122可以沿垂直于水平面的方向上下移动。

另外，探头122与监测主机121可以通过有线电连接，也可以通过无线电连接，在此不做限定。作为一种示例，监测主机121可以向探头122发送监测指令，监测指令中可以包括监测指标、监测方式、监测的时间间隔等。探头122可以响应于监测指令，按照监测指令中的监测方式对监测指标进行测量，得到测量结果，以及向监测主机121发送测量结果。除此之外，监控主机121还可以用于对探头122的信号进行采集、传输和存储，以及对整个监测设备进行供电管理。

由此，由于第一腔体与第二腔体连通，且位于第二腔体的上方，因此，通过将监测主机设置于第一腔体中，将探头设置于第二腔体中，与液面接触且位于液面下方，也即，采用倒装安装的方式将监测设备设置于管道上部，相对于将探头设置于管道底部，使探头能够不受管道底部的淤泥、浮渣的影响，进而能够提高探头对监测指标的测量的准确性，提高监测结果的准确性。

另外，通过采用倒装安装的方式将监测设备设置于管道上部，能够简化监测设备的安装、维护操作，提高监测设备的安装、维护效率。

基于此，为了保证探头与液面接触且位于液面下方。在其中一些实施例中，监测系统还可以包括固定件，固定件包括第一固定杆131和第二固定杆132；第一固定杆131可以设置于第一腔体111的内壁；第二固定杆132可以设置于第二腔体112中且漂浮于液面上方，第二固定杆132与第一固定杆131可以活动连接，探头122可以设置于第二固定杆132朝向液体的一侧。

作为一种示例，第一固定杆131与监测主机121可以设置于第一腔体111的内壁的同一侧，也可以设置于第一腔体111的内壁的不同侧，在此不做限定。具体的，在探头122与监测主机121通过有线电连接的情况下，第一固定杆131与监测主机121可以设置于第一腔体111的内壁的同一侧。在探头122与监测主机121通过无线电连接的情况下，第一固定杆131与监测主机121可以设置于第一腔体111的内壁的同一侧，也可以设置于第一腔体111的内壁的不同侧。

作为一种示例，第一固定杆131可以作为第二固定杆132的导向杆，垂直于水平面。基于此，由于第二固定杆132与第一固定杆131活动连接，且第二固定杆132漂浮于液面上方，因此，随着液面的上升和下降，第二固定杆132可以沿垂直于水平面的方向上下移动。由于探头122设置在第二固定杆132上，因此，探头可以随液面的高度进行自动浮动调节。具体的，由于探头122设置于第二固定杆132朝向液体的一侧，因此，能够保证探头122与液面接触且位于液面下方。另外，在液体为污水的情况下，第二固定杆132的材质可以是能够漂浮在水面上方的任意材质，在此不做限定。第二固定杆132的材质例如可以为木质、塑料等。

这样，通过保证探头与液面接触且位于液面下方，既能够保证探头不受管道底部的淤泥、浮渣的干扰，又能够保证探头可以对液体的监控指标进行测量。

由此，通过对监测设备进行倒装式的安装，优化了探头的布设方式。提高了监测结果的准确性，以及监测设备的安装、维护效率。

基于此，由于探头与液面接触且位于液面下方，因此，探头需要自上而下向液体中投射信号波束，以对监测指标进行测量。相对于探头从水底自下而上向液体中投射信号波束，在本申请实施例中，探头是从液面自上而下向液体中投射波束信号。由于探头投射信号波束的方式不同，因此，对监测指标的测量方式完全不同。在探头从液面自上而下向液体中投射波束信号的过程中，由于探头会随液面的高低上下浮动，且液体的流速是实时变化的，因此，为了保证监测结果的准确性，可以基于连续多普勒与脉冲多普勒结合的测量技术，根据液体的流速动态调整测量方式，得到与流速匹配的目标测量方式，以及基于目标测量方式对液体的监测指标进行测量。

基于此，为了提高监测结果的准确性，本申请实施例提供了一种监测方法。

下面对本申请实施例所提供的监测方法进行介绍。其中，监测方法可以应用于监测设备。

图2示出了本申请实施例提供的一种监测方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例提供的监测方法包括以下步骤：

S210、根据液体的流速确定目标测量方式，目标测量方式包括连续多普勒测量方式和脉冲多普勒测量方式中的任意一个；

S220、基于目标测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束；

S230、接收液体返回的与第一信号波束对应的第二信号波束；

S240、基于目标测量方式，根据第一信号波束和第二信号波束对液体的监测指标进行测量，得到测量结果。

在本申请实施例的监测方法中，由于液体的流速是实时变化的，因此，通过根据液体的流速确定目标测量方式，能够随液体的流速变化情况动态调整测量方式，得到与液体的流速匹配的目标测量方式。进而，通过基于目标测量方式对液体的监测指标进行测量，能够提高测量结果的准确性。

下面介绍上述各个步骤的具体实现方式。

在一些实施例中，在S210中，使用连续多普勒技术(Continuous Wave，CW)和脉冲多普勒技术(Pulse Wave，PW)能够对液体的流速进行测量。通过基于连续多普勒与脉冲多普勒结合的测量技术，能够有效识别液体在浅流、非满管、满管等各种不同工况下的流速，实现对排水管道的流量进行更为准确的测量。

基于此，为了提高测量结果的准确性，在一些实施例中，上述S210具体可以包括：

在液体的流速大于第一预设阈值的情况下，将连续多普勒测量方式确定为目标测量方式。

这里，由于是不断对液体的流速进行测量，因此，在确定目标测量方式时，可以参考流速的历史测量结果。

作为一种示例，若上一次流速的测量结果为液体的流速大于第一预设阈值，则可以确定液体的流速较快，进而在下一次测量时，将连续多普勒测量方式确定为目标测量方式。

基于此，为了提高测量结果的准确性，在一些实施例中，上述S210具体还可以包括：

在液体的流速小于第二预设阈值的情况下，将脉冲多普勒测量方式确定为目标测量方式。

这里，由于是不断对液体的流速进行测量，因此，在确定目标测量方式时，可以参考流速的历史测量结果。另外，第二预设阈值和第一预设阈值可以相同，也可以不同，在此不做限定。

作为一种示例，若上一次流速的测量结果为液体的流速小于第二预设阈值，则可以确定液体的流速较慢，进而在下一次测量时，将脉冲多普勒测量方式确定为目标测量方式。

在一些实施例中，在S220中，不同的测量方式可以对应不同的信号投射方式。在确定目标测量方式之后，即可以基于与目标测量方式对应的信号投射方式，自上而下向液体投射第一信号波束。

基于此，为了进一步提高测量结果的准确性，在一些实施例中，上述S220具体可以包括：

在基于目标测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束的过程中，对第一信号波束进行多层声阻抗匹配。

这里，多层声阻抗匹配可以用于传输线上，以达到第一信号波束皆能传至负载点的目的。在探头自上而下向液体投射第一信号波束的过程中，还可以通过集成多层声阻抗匹配技术，有效提高多普勒信号的透射质量，聚焦特定测量方向，进一步提高测量结果的准确性。

基于此，为了进一步提高低流速情况下测量结果的准确性，在一些实施例中，上述S220具体还可以包括：

在基于脉冲多普勒测量方式，自上而下向液体投射第一信号波束的过程中，增大投射第一信号波束的频率。

这里，脉冲多普勒测量方式可以和低流速对应。也即，在液体的流速较低的情况下，可以增大投射第一信号波束的频率。

这样，通过实时增益控制与变频技术，结合智能变时长稳定控制算法，能够大幅优化低流速条件下的信号分辨能力与测量精度，提高数据测量的稳定性和一致性，进一步提高低流速情况下测量结果的准确性。

在一些实施例中，在S230和S240中，探头在接收液体返回的与第一信号波束对应的第二信号波束之后，可以基于目标测量方式，根据第一信号波束和第二信号波束对液体的监测指标进行测量，得到测量结果。其中，监控指标可以包括流速和流量。测量结果可以包括流速分布特征和流量分布特征。

作为一种示例，在得到测量结果之后，可以对测量结果进行正交信号关联分析，得到关联分析结果，再对关联分析结果进行噪声谱估计，以大幅改善排水管道中实际复杂流速分布环境下的流速特征识别准确度，提高强电磁环境下的抗干扰能力，进一步提高测量结果的准确性。

基于上述实施例提供的监测方法，本申请实施例还提供了电子设备的具体实施方式。图3示出了本申请实施例提供的电子设备300示意图。

电子设备300可以包括处理器310以及存储有计算机程序指令的存储器320。

具体地，上述处理器310可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器320可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器320可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器320可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器320可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器320是非易失性固态存储器。

存储器可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请的第一方面的方法所描述的操作。

处理器310通过读取并执行存储器320中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种监测方法。

在一个示例中，电子设备300还可包括通信接口330和总线340。其中，如图3所示，处理器310、存储器320、通信接口330通过总线340连接并完成相互间的通信。

通信接口330，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线340包括硬件、软件或两者，将电子设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线340可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

示例性的，电子设备300可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。

该电子设备可以执行本申请实施例中的监测方法，从而实现图2描述的监测方法。

另外，结合上述实施例中的监测方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种监测方法。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。