粗大误差判别准则在H-ADCP流速关系率定中的应用比较.docx

1、粗大误差判别准则在HADCm速关系率定中的应用比较陈澄杨阳上海市水文总站上海200232在现代流/测检it租中，声等多普勒波逑刑而仪(AcousticDopplerCurrentProfiler)ft#为ADCP,因具有高效、经济、快速、精确的牲点，得到广泛应用。其中水平式ADCP(H-ADCP)则是通过测量代表浪层的液速，迁而推算得到断面流量.因H-ADCP本身测脸方法的限制，在代牝流速关系率定时，存在担大遥菱的可能，使得关系线侑离.景终导致流量则脍准确度降低.本丈符以粗大误差判则的几种术则为句入点，分析和比较矣在H-ADCP能速关系率定中的应用.【美胃】沈量测检；桓大误左；水平式ADCPA

2、ComparativeInvestigationonApplicationofGrossErrorCriterioninH-ADCPCalibrationofVelocityRelationsAbstracts：.Intheprocessofcontemporarydischargemeasurement.AcousticDopplerCurrentProfiler(ADCP)hasbeenwidelyapplied,asitownssuchfeaturesashighefficiency,lowcost,rapidspeed,andpreciseaccuracy.Amongwhich,Hor

3、izontalAcousticDopplerCurrentProfiler(H-ADCP)cancalculatethesectionflowsbymeansoftestingthevelocityofrepresentativeflowlayer.However,duetothelimitationoftheH-ADCP,thecalibrationofrepresentativevelocityrelationsshowsthepossibilityofgrosserror,whichleadstothedepartureofrelationscurve.Inthiscase,theacc

4、uracyofdischargemeasurementwillbediminished.Thisinvestigationwillbecarriedoutfromthestandardsofgrosserrorevaluation,anditsapplicationinH-ADCPcalibrationofvelocityrelationswillbeanalyzedandcompared.Keyword：DischargeMeasurementiGrossError】H-ADCP1、引盲声学多普勒流速剖面仪(AcousticDopplerCurrentProfiler)简称为ADCP,它利用

5、多普勒效应原理进行流速测，。该仪器自20世纪90年代初即被引进我国，由于其本身高效、经济.快速、精确的特点，使得更准确测:不稳定流和感潮的流量测验系统成为可能，如今已经广泛应用于海洋、河口的淹场结构调查，流速和流景测验叫水平式ADCP(H-ADCP)则是通过测量代表洸层的流速,进而推算得到断面流堆.由于H-ADCP具有较为简便、易于操作、稳定可推的优越性,所以可以在线实时监测河流断面的流速流猫过程.而因H-ADCP本身测验方法的限制，在代表演速关系率定时，存在粗大误差的可能，使得关系线偏寓，最终导致流欺测验准确度降低.本文将以粗大嗅差判别的几种准则为切入点，分析和比较其在H-ADCP流速关系率

6、定中的应用。2、H-ADCPMW*方法H-ADCP通过测量代表水层的流速Vidcp，与用ADCP全断面走航的断面平均流速V断建立相关关系vH_ADCP-v.,根据相关关系由在线实时监源的代衰流速推得断面平均流速.井且，据相应水位Z通过确定好的水位面积关系ZA,推得断面面积A,最终可以推算出流过程Q=A*V由此可见，H-ADCP流量测验有一定的局限性，即流速关系率定的比测过程精度要求高，水位变幅不大，水位面积关系稳定，以及受船行波影响显著.3、粗大的几种3.1粗大误差粗大误差是在一定的渊条件下，超出规定条件下预期的误差称为粗大俣差，一般地，给定一个显著性的水平，按一定条件分布确定一个临界值，凡是

7、超出临界值范出的值，就是粗大误差，它又叫做粗误差或寄生误差。H-ADCPit速关系率定产生粗大误差的主要(因如下：客观原因：H-ADCP所测水层受航行船只影响而引起的紊流，泥沙运动对流速脉动的影响(包括悬移质含沙量和推移质的“走沙”现象),怏质等物体彩响了ADCP磁场分布导致磁罗盘和候斜计确定水流方向偏差，从而产生了粗大误菱，主观原因：使用了有缺陷的仪器I走航ADCP比渊时船速过快I计算错误等。另外，环境条件的反常突变因素也是产生这些误差的原因。粗大误差不具有抵偿性，它存在于一切科学实验中，不能被彻底消除，只能在一定程度E减弱.它是异常值，严直歪曲r实际情况,所以在处理数据时应将其剔除，否则将

8、对标准差等产生严重的影响。3.2格拉布斯准则认为若某测量值Xi对应的残菱Vi满足下式|Vi|=|xi-X|>g(n,a)*a(X)时应将该数据舍去。式中，X为n次采集到的平均值，X=(Exi)/n,o(X)为测量数据组的标准差|g(n,a)是取决于测量次数n和显著性水平ao剔除可疑值以后，再求平均值，求出新的平均值以后，应再重复以上过程，验证是否还有可疑值存在.3.3拉依达准则拉依达准则又称3。准则，设对被渊量进行等精度测量，独立得到XI,X2.,Xn,算出其算术平均值X及剩余误差ui=Xi-X(i=l,2.,n)，并按贝塞尔公式算出标准误差。，若某个测量值Xb的剩余误差ub(K=b&l

9、t;=n)，满足下式|响=|Xb-X|>3o则认为xb是含有粗大误差值的坏值，应予剔除.把坏值剔除后再重新计算出算术平均值和标准差，然后继续使用该判别方法判断，以此至推3.4肖维勘准则肖维勒准则是建立在频率p=m/n趋近于概率P(Xi-X)>k。的前提下的(其中m是绝对值大于k。的误差出现次数,P是置信概率).设等精度且呈正态分布的测量值为Xi,若其残差vimk。则Xi可视为含有粗大误差，此时把读数Xi应舍弃.把可疑值舍弃后再重新计算和继续使用判别依据判断，依此类推。3.5三种判别准则比较这三种推则的思维方法都可归纳为：|Vi|=|xi-X|>ko(X)首先计算某组渊景值X1

10、,X2,X3Xn的平均值X、残茬vi和标准偏差对于第i次测量值，如果vik。则可判别为含有粗大误差，其中k为统计临界系数.狄克逊准则是用极是比来检测异常值的,它的统计临界系数与其他准则不具有可比性.作临界系数k与lon在据上图及觥计学D可知.通常a取0.05情况下，当n<10时，3。准则失效，且当3<nV55时，格拉布斯准则(a=0.05)的临界系数k值小于拉Vn(H-ADCP)(/»)依达椎则，可以较严格的剔除异常救据，而肯维勒准则的k值又过小容易误剔除较大正常误差的测量值,当55<n<185时，肖维勒准则的k值小于拉依达准则和格拉布斯准则（a=0.05）的

11、临界系数k值，较为合适，当n>185时，拉依达椎则小于格拉布斯准则与肖维勒准则的临界系数k值，较为合适国.I格拉布斯拉依达准副与胃维勒准则在H-ADCP流速笑系率定中应用试验时间为2011年11月份，断面为黄浦江上游某断面，仪器采用RDInstruments公司的1200kHz的ADCP走航测全断面流it和300kHz的H-ADCP固定安装测代表水层流速.H-ADCP安装位置：起点距356米（离右岸31.0米），安装高程,-2.32米（吴漱基面2011高程）单元数128,单元尺寸1米，盲区2米.走航ADCP用浮体安装，玻璃钢船测拖.根据测骏规范，在不同的条件下，对流速进行n次独立观测，其

12、相对标椎差为：式中SADCP所渊流速的相对标准差n观测次数V,H-ADCP第次所测流速，m/sVdADCP所测流速，m/s对于未定系统误差，应采用置信水平为95%的系统不确定度描述,随机不确定计算公式为：X=2S式中X流速随机不确定度第一组样本容量为28,建立初始H-ADCP代表流速相关关系后,如下图，图2桦本1的初站代寂流速与断面斑速关系图经计算，随机不确定度达163.2%,且三项检验中适线检验不通过,明显存在粗大误差，现将该样本进行粗大误差三种判别方法进行剔除,结果见下我：表1样a时的样本数、三项检验及判别准则的关系样本数符号检验适线检绘偏离检验拉依达准则k。肖维勒准则k。格布拉斯准则k。

13、28接受拒绝接受2.4471.8852.15426接受接受拒绝0.3390.2610.29825接受接受拒绝0.2690.2070.23624接受接受拒绝0.2040.1570.1823接受接受接受0.1440.1100.12622接受接受接受0.1260.0960.111经过粗大溟差几种判别方法判别后的剔除，当样本容量为23时，三项检验均通过，经拉依达准则和格布拉斯准则判别无粗大误差，但肖维勒准则判别仍有粗大误差.经肖维勒准则判别剔除后，样本容为22时，肖维勒准财判别仍有粗大误差，而此时，三项检验和随机不确定度大小已经完全满足水文测绘规范精度要求.可见，肖维勒推则在样本容1：较小时即当3SV

14、55时，k值又过小可能会误剔除较大正常误差的测量值.最终，确定确定代表流速关系见下图：S3样本1的修代衰流速与0HKSK速关系图三项桧验均通过，随机不确定度9.6%满足水文测验精度要求，H-ADCP代表流速与断面平均流速的关系式为V断=0.9983,V代+0.0082.第二组样本容童为107,建立初始代表流速相关关系，如下图：V代(H-ADCP)(/«)图4样本2的初始代衰流速与断。流理关系图.wwww347经计算，随机不确定度为10.2%超过了规范的精度要求，三项检验均通过，因而做粗大误差数据剔除。经过粗大误差几种判别方法判别后的剔除，当样本容量为103时，根据拉依达准则与格拉布斯

15、准则准则判别，均不存在粗大误差，而肖维勒准则判别存在粗大误差数据需剔除。如下表：表2样本2的样本数与三项检验及判别准则的关系样本数符号检验适线检验偏高检验拉依达准MOka肖维勒准lOka格布拉斯准则k。107接受接受接受0.1530.1450.154106接受接受接受0.1380.1310.139105接受接受接受0.1320.1240.132104接受接受接受0.1260.1180.126103接受接受接受0.1210.1130.121(»T««350n)高运行人员的积极主动性.4.2提升绶路防外力破坏能力根据某地区的供电公司电力设施保护属地管理工作方案，可总结

16、出以下几点：1、实行就地护线.将10kV线路所属的行政区域，供电范H8内的线路划分到当地各个供电所，把配电线路区域的管理人员纳入护线组织，加强日常对区域线路的巡视，发现问题及时上报，有效减少因违章树木、违章建筑、违章施工作业而引发的线路跳闸故障.2、加强宣传告示的力度，严厉打击违法犯罪行为在线路外围的建设事项要严格审批，提高建设标准.并在线路杆塔上的明显位置宣告警告牌，注明各种注意事项，如不要随意盗窃线路、不要随意破坏电线杆塔、不要随意掌爬.对发现此类情况，应积极向公安机关反映，及时制止和防范破坏行为的发生.3、研究新型建设设备和运用不同建设技术，减少外力对线路的干扰.提升创新建设技术与产格的

17、建设基准相融合，从而使线路在使用和管理的过程中，能够不断完善优化.五.结束10kV线路检修一般一年分春秋两检，利用这两次检除的机会，提高桧修质加强设备的维护运行.开展预防性的试验工作.站在更加科学的角度，及时地发现安全隐患，有效提升自身能力，突出线路整改的相关事项，井了解其中存在的危害情况，增强线路的检修力度，结合相关的遂设标准事项进行有效的整改，真正做到外部与内部的整体环境的全面掌控，使10kV的电线线路得到充分的关注.考文献1陈家成，秦启根，王广奸.电七设各故障检测诊断方法及实例(M).北京:中国水利水电出版社,2003.12(15):130-133【2张书旗.经路故障与供电彳弥44措海探

18、讨J.西北电力技术,2004,11(16):119-1223算旭君.分析线播的主要成因及浅诙降报村旄JJ.科技贤讯.2010.17(33):66-69(»上接K348页)(3.716HZ)第三阶态时变形云SB(1.932HZ)4)第H阶模态时变形云图(3.718HZ)(»上揍第347页)|102|接受|接受|接受|0.】16|0.109|0.1经粗大误差判别准则判别剔除后，最终样本容量为102,随机不确定度为7.7%符合规范精度妻求，三项检验均通过.从而确定代表流速关系为V.=1.0263,V代+0.0070,如下图：0.500.7Vn(

19、H-ADCP)(»/s)«5样本2的初，代衰流速与断面琥瑰关K8B5、结论综上所述，因H-ADCP本身&验方法的限制，在流速关系率定时，存在粗大误差的可能，使得关系线偏寓，最终导致流量渊验准确度降低.而粗大误差不能简单因相对误差较大就加以删除，本文以粗大误是判别的几种准则为切入点，分析和比较格拉布斯椎则、拉依达准则与肯维勒准则在H-ADCP流速关系率定中的应用.通常a取0.05情况下，当n<10时，3。准则失效，且当3<nV55时，格拉布斯准则(a=0.05)的临界系数k值小于拉依达准则，可以较严格的期除异常数据，而肖维勒准则的k值又过小容易误割除较大正常误用的测量值.文中以样本I为例，分析了肖维勒准则在样本容，较小时即当3<nV55时.k值又过