粗大誤差判別準則在H-ADCP流速關(guān)系率定中的應(yīng)用比較.docx

1、粗大誤差判別準則在HADCm速關(guān)系率定中的應(yīng)用比較陳澄楊陽上海市水文總站上海200232在現(xiàn)代流/測檢it租中，聲等多普勒波逑刑而儀(AcousticDopplerCurrentProfiler)ft#為ADCP,因具有高效、經(jīng)濟、快速、精確的牲點，得到廣泛應(yīng)用。其中水平式ADCP(H-ADCP)則是通過測量代表浪層的液速，遷而推算得到斷面流量.因H-ADCP本身測臉方法的限制，在代牝流速關(guān)系率定時，存在擔(dān)大遙菱的可能，使得關(guān)系線侑離.景終導(dǎo)致流量則膾準確度降低.本丈符以粗大誤差判則的幾種術(shù)則為句入點，分析和比較矣在H-ADCP能速關(guān)系率定中的應(yīng)用.【美胃】沈量測檢；桓大誤左；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、引盲聲學(xué)多普勒流速剖面儀(AcousticDopplerCurrentProfiler)簡稱為ADCP,它利用

5、多普勒效應(yīng)原理進行流速測，。該儀器自20世紀90年代初即被引進我國，由于其本身高效、經(jīng)濟.快速、精確的特點，使得更準確測:不穩(wěn)定流和感潮的流量測驗系統(tǒng)成為可能，如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海洋、河口的淹場結(jié)構(gòu)調(diào)查，流速和流景測驗叫水平式ADCP(H-ADCP)則是通過測量代表洸層的流速,進而推算得到斷面流堆.由于H-ADCP具有較為簡便、易于操作、穩(wěn)定可推的優(yōu)越性,所以可以在線實時監(jiān)測河流斷面的流速流貓過程.而因H-ADCP本身測驗方法的限制，在代表演速關(guān)系率定時，存在粗大誤差的可能，使得關(guān)系線偏寓，最終導(dǎo)致流欺測驗準確度降低.本文將以粗大嗅差判別的幾種準則為切入點，分析和比較其在H-ADCP流速關(guān)系率

6、定中的應(yīng)用。2、H-ADCPMW*方法H-ADCP通過測量代表水層的流速Vidcp，與用ADCP全斷面走航的斷面平均流速V斷建立相關(guān)關(guān)系vH_ADCP-v.,根據(jù)相關(guān)關(guān)系由在線實時監(jiān)源的代衰流速推得斷面平均流速.井且，據(jù)相應(yīng)水位Z通過確定好的水位面積關(guān)系ZA,推得斷面面積A,最終可以推算出流過程Q=A*V由此可見，H-ADCP流量測驗有一定的局限性，即流速關(guān)系率定的比測過程精度要求高，水位變幅不大，水位面積關(guān)系穩(wěn)定，以及受船行波影響顯著.3、粗大的幾種3.1粗大誤差粗大誤差是在一定的淵條件下，超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大俁差，一般地，給定一個顯著性的水平，按一定條件分布確定一個臨界值，凡是

7、超出臨界值范出的值，就是粗大誤差，它又叫做粗誤差或寄生誤差。H-ADCPit速關(guān)系率定產(chǎn)生粗大誤差的主要(因如下：客觀原因：H-ADCP所測水層受航行船只影響而引起的紊流，泥沙運動對流速脈動的影響(包括懸移質(zhì)含沙量和推移質(zhì)的“走沙”現(xiàn)象),怏質(zhì)等物體彩響了ADCP磁場分布導(dǎo)致磁羅盤和候斜計確定水流方向偏差，從而產(chǎn)生了粗大誤菱，主觀原因：使用了有缺陷的儀器I走航ADCP比淵時船速過快I計算錯誤等。另外，環(huán)境條件的反常突變因素也是產(chǎn)生這些誤差的原因。粗大誤差不具有抵償性，它存在于一切科學(xué)實驗中，不能被徹底消除，只能在一定程度E減弱.它是異常值，嚴直歪曲r實際情況,所以在處理數(shù)據(jù)時應(yīng)將其剔除，否則將

8、對標(biāo)準差等產(chǎn)生嚴重的影響。3.2格拉布斯準則認為若某測量值Xi對應(yīng)的殘菱Vi滿足下式|Vi|=|xi-X|>g(n,a)*a(X)時應(yīng)將該數(shù)據(jù)舍去。式中，X為n次采集到的平均值，X=(Exi)/n,o(X)為測量數(shù)據(jù)組的標(biāo)準差|g(n,a)是取決于測量次數(shù)n和顯著性水平ao剔除可疑值以后，再求平均值，求出新的平均值以后，應(yīng)再重復(fù)以上過程，驗證是否還有可疑值存在.3.3拉依達準則拉依達準則又稱3。準則，設(shè)對被淵量進行等精度測量，獨立得到XI,X2.,Xn,算出其算術(shù)平均值X及剩余誤差ui=Xi-X(i=l,2.,n)，并按貝塞爾公式算出標(biāo)準誤差。，若某個測量值Xb的剩余誤差ub(K=b&l

9、t;=n)，滿足下式|響=|Xb-X|>3o則認為xb是含有粗大誤差值的壞值，應(yīng)予剔除.把壞值剔除后再重新計算出算術(shù)平均值和標(biāo)準差，然后繼續(xù)使用該判別方法判斷，以此至推3.4肖維勘準則肖維勒準則是建立在頻率p=m/n趨近于概率P(Xi-X)>k。的前提下的(其中m是絕對值大于k。的誤差出現(xiàn)次數(shù),P是置信概率).設(shè)等精度且呈正態(tài)分布的測量值為Xi,若其殘差vimk。則Xi可視為含有粗大誤差，此時把讀數(shù)Xi應(yīng)舍棄.把可疑值舍棄后再重新計算和繼續(xù)使用判別依據(jù)判斷，依此類推。3.5三種判別準則比較這三種推則的思維方法都可歸納為：|Vi|=|xi-X|>ko(X)首先計算某組淵景值X1

10、,X2,X3Xn的平均值X、殘茬vi和標(biāo)準偏差對于第i次測量值，如果vik。則可判別為含有粗大誤差，其中k為統(tǒng)計臨界系數(shù).狄克遜準則是用極是比來檢測異常值的,它的統(tǒng)計臨界系數(shù)與其他準則不具有可比性.作臨界系數(shù)k與lon在據(jù)上圖及觥計學(xué)D可知.通常a取0.05情況下，當(dāng)n<10時，3。準則失效，且當(dāng)3<nV55時，格拉布斯準則(a=0.05)的臨界系數(shù)k值小于拉Vn(H-ADCP)(/»)依達椎則，可以較嚴格的剔除異常救據(jù)，而肯維勒準則的k值又過小容易誤剔除較大正常誤差的測量值,當(dāng)55<n<185時，肖維勒準則的k值小于拉依達準則和格拉布斯準則（a=0.05）的

11、臨界系數(shù)k值，較為合適，當(dāng)n>185時，拉依達椎則小于格拉布斯準則與肖維勒準則的臨界系數(shù)k值，較為合適國.I格拉布斯拉依達準副與胃維勒準則在H-ADCP流速笑系率定中應(yīng)用試驗時間為2011年11月份，斷面為黃浦江上游某斷面，儀器采用RDInstruments公司的1200kHz的ADCP走航測全斷面流it和300kHz的H-ADCP固定安裝測代表水層流速.H-ADCP安裝位置：起點距356米（離右岸31.0米），安裝高程,-2.32米（吳漱基面2011高程）單元數(shù)128,單元尺寸1米，盲區(qū)2米.走航ADCP用浮體安裝，玻璃鋼船測拖.根據(jù)測駿規(guī)范，在不同的條件下，對流速進行n次獨立觀測，其

12、相對標(biāo)椎差為：式中SADCP所淵流速的相對標(biāo)準差n觀測次數(shù)V,H-ADCP第次所測流速，m/sVdADCP所測流速，m/s對于未定系統(tǒng)誤差，應(yīng)采用置信水平為95%的系統(tǒng)不確定度描述,隨機不確定計算公式為：X=2S式中X流速隨機不確定度第一組樣本容量為28,建立初始H-ADCP代表流速相關(guān)關(guān)系后,如下圖，圖2樺本1的初站代寂流速與斷面斑速關(guān)系圖經(jīng)計算，隨機不確定度達163.2%,且三項檢驗中適線檢驗不通過,明顯存在粗大誤差，現(xiàn)將該樣本進行粗大誤差三種判別方法進行剔除,結(jié)果見下我：表1樣a時的樣本數(shù)、三項檢驗及判別準則的關(guān)系樣本數(shù)符號檢驗適線檢繪偏離檢驗拉依達準則k。肖維勒準則k。格布拉斯準則k。

13、28接受拒絕接受2.4471.8852.15426接受接受拒絕0.3390.2610.29825接受接受拒絕0.2690.2070.23624接受接受拒絕0.2040.1570.1823接受接受接受0.1440.1100.12622接受接受接受0.1260.0960.111經(jīng)過粗大溟差幾種判別方法判別后的剔除，當(dāng)樣本容量為23時，三項檢驗均通過，經(jīng)拉依達準則和格布拉斯準則判別無粗大誤差，但肖維勒準則判別仍有粗大誤差.經(jīng)肖維勒準則判別剔除后，樣本容為22時，肖維勒準財判別仍有粗大誤差，而此時，三項檢驗和隨機不確定度大小已經(jīng)完全滿足水文測繪規(guī)范精度要求.可見，肖維勒推則在樣本容1：較小時即當(dāng)3SV

14、55時，k值又過小可能會誤剔除較大正常誤差的測量值.最終，確定確定代表流速關(guān)系見下圖：S3樣本1的修代衰流速與0HKSK速關(guān)系圖三項檜驗均通過，隨機不確定度9.6%滿足水文測驗精度要求，H-ADCP代表流速與斷面平均流速的關(guān)系式為V斷=0.9983,V代+0.0082.第二組樣本容童為107,建立初始代表流速相關(guān)關(guān)系，如下圖：V代(H-ADCP)(/«)圖4樣本2的初始代衰流速與斷。流理關(guān)系圖.wwww347經(jīng)計算，隨機不確定度為10.2%超過了規(guī)范的精度要求，三項檢驗均通過，因而做粗大誤差數(shù)據(jù)剔除。經(jīng)過粗大誤差幾種判別方法判別后的剔除，當(dāng)樣本容量為103時，根據(jù)拉依達準則與格拉布斯

15、準則準則判別，均不存在粗大誤差，而肖維勒準則判別存在粗大誤差數(shù)據(jù)需剔除。如下表：表2樣本2的樣本數(shù)與三項檢驗及判別準則的關(guān)系樣本數(shù)符號檢驗適線檢驗偏高檢驗拉依達準MOka肖維勒準lOka格布拉斯準則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)高運行人員的積極主動性.4.2提升綬路防外力破壞能力根據(jù)某地區(qū)的供電公司電力設(shè)施保護屬地管理工作方案，可總結(jié)

16、出以下幾點：1、實行就地護線.將10kV線路所屬的行政區(qū)域，供電范H8內(nèi)的線路劃分到當(dāng)?shù)馗鱾€供電所，把配電線路區(qū)域的管理人員納入護線組織，加強日常對區(qū)域線路的巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時上報，有效減少因違章樹木、違章建筑、違章施工作業(yè)而引發(fā)的線路跳閘故障.2、加強宣傳告示的力度，嚴厲打擊違法犯罪行為在線路外圍的建設(shè)事項要嚴格審批，提高建設(shè)標(biāo)準.并在線路桿塔上的明顯位置宣告警告牌，注明各種注意事項，如不要隨意盜竊線路、不要隨意破壞電線桿塔、不要隨意掌爬.對發(fā)現(xiàn)此類情況，應(yīng)積極向公安機關(guān)反映，及時制止和防范破壞行為的發(fā)生.3、研究新型建設(shè)設(shè)備和運用不同建設(shè)技術(shù)，減少外力對線路的干擾.提升創(chuàng)新建設(shè)技術(shù)與產(chǎn)格的

17、建設(shè)基準相融合，從而使線路在使用和管理的過程中，能夠不斷完善優(yōu)化.五.結(jié)束10kV線路檢修一般一年分春秋兩檢，利用這兩次檢除的機會，提高檜修質(zhì)加強設(shè)備的維護運行.開展預(yù)防性的試驗工作.站在更加科學(xué)的角度，及時地發(fā)現(xiàn)安全隱患，有效提升自身能力，突出線路整改的相關(guān)事項，井了解其中存在的危害情況，增強線路的檢修力度，結(jié)合相關(guān)的遂設(shè)標(biāo)準事項進行有效的整改，真正做到外部與內(nèi)部的整體環(huán)境的全面掌控，使10kV的電線線路得到充分的關(guān)注.考文獻1陳家成，秦啟根，王廣奸.電七設(shè)各故障檢測診斷方法及實例(M).北京:中國水利水電出版社,2003.12(15):130-133【2張書旗.經(jīng)路故障與供電彳彌44措海探

18、討J.西北電力技術(shù),2004,11(16):119-1223算旭君.分析線播的主要成因及淺詼降報村旄JJ.科技賢訊.2010.17(33):66-69(»上接K348頁)(3.716HZ)第三階態(tài)時變形云SB(1.932HZ)4)第H階模態(tài)時變形云圖(3.718HZ)(»上揍第347頁)|102|接受|接受|接受|0.】16|0.109|0.1經(jīng)粗大誤差判別準則判別剔除后，最終樣本容量為102,隨機不確定度為7.7%符合規(guī)范精度妻求，三項檢驗均通過.從而確定代表流速關(guān)系為V.=1.0263,V代+0.0070,如下圖：0.500.7Vn(

19、H-ADCP)(»/s)«5樣本2的初，代衰流速與斷面琥瑰關(guān)K8B5、結(jié)論綜上所述，因H-ADCP本身&驗方法的限制，在流速關(guān)系率定時，存在粗大誤差的可能，使得關(guān)系線偏寓，最終導(dǎo)致流量淵驗準確度降低.而粗大誤差不能簡單因相對誤差較大就加以刪除，本文以粗大誤是判別的幾種準則為切入點，分析和比較格拉布斯椎則、拉依達準則與肯維勒準則在H-ADCP流速關(guān)系率定中的應(yīng)用.通常a取0.05情況下，當(dāng)n<10時，3。準則失效，且當(dāng)3<nV55時，格拉布斯準則(a=0.05)的臨界系數(shù)k值小于拉依達準則，可以較嚴格的期除異常數(shù)據(jù)，而肖維勒準則的k值又過小容易誤割除較大正常誤用的測量值.文中以樣本I為例，分析了肖維勒準則在樣本容，較小時即當(dāng)3<nV55時.k值又過