本发明涉及液位测量，具体涉及一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法。
背景技术：
1、在工业和环境监测领域，液面高度及其变化情况是至关重要的监测参数。这些参数不仅关系到生产效率、产品质量和资源管理，还直接影响到环境保护和安全运行。传统的液面测量方法包括浮子式、压力式、超声波式等，这些方法在不同的应用场景下各有其独特的优势和局限性。
2、近年来，随着毫米波雷达技术的发展，其在液位测量中的应用逐渐受到关注。毫米波雷达能够实现毫米级的测量精度，满足大多数工业和环境监测的需求。其高精度测量能力使其在需要严格控制液面高度的应用中表现出色。毫米波雷达可以在高温、高压、腐蚀性环境中稳定工作，适合用于开放环境中的液面监测。毫米波雷达通过发射电磁波并接收回波信号来测量液面高度，无需与液体直接接触，避免了传统方法中的一些常见问题。这种非接触式测量方式减少了设备的磨损和维护需求，同时提高了测量的安全性。
3、尽管毫米波雷达在液位测量中具有诸多优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。毫米波雷达在测量液面高度时，容易受到液面漂浮物和浑浊程度的影响，从而会影响电磁波的反射强度，影响测量精度。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，解决以下技术问题：
2、毫米波雷达在测量液面高度时，容易受到液面漂浮物和浑浊程度的影响，从而会影响电磁波的反射强度，影响测量精度。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，包括以下步骤：
5、设置若干个测量点，通过图像传感器采集每个测量点所在液面的液面图像，将液面图像进行灰度化处理，获得灰度图像，并计算灰度图像的灰度总和；
6、通过光电传感器采集测量点所处环境的光照强度，根据所述光照强度从预设的光照反光对照表格中获取对应的灰度总和标准，当所述灰度总和小于对应的灰度总和标准时，不对液面进行毫米波雷达测距；
7、当灰度总和大于等于对应的灰度总和标准时，通过毫米波雷达向液面发射电磁波，并接收回波信号，通过计算液面回波信号能量来识别液面的浑浊程度；
8、若所述浑浊程度低于浑浊标准，则毫米波雷达再次向液面发射电磁波根据回波信号的时间延迟和毫米波雷达发射高度计算液面高度，再根据不同测量点之间的液面高度差得到液面坡降；若所述浑浊程度大于等于浑浊标准，则继续监测，并记录监测的时长。
9、作为本发明进一步的方案：所述灰度总和的计算过程为：
10、获取所述灰度图像的灰度直方图，从所述灰度直方图中获得灰度图像中灰度梯级gi的数量m，i∈[1,m]，以及每个灰度梯级对应的像素点数量ni，根据每个灰度梯级的数值和对应的像素点数量计算灰度总和g，。
11、作为本发明进一步的方案：在工作过程中，所述图像传感器的曝光参数设置保持固定。
12、作为本发明进一步的方案：所述光照反光对照表格的建立过程为：
13、分别在不同的光照强度下，使用同样曝光参数的图像传感器采集纯净水体样本的液面图像，并根据液面图像计算对应的灰度总和，将多次采集计算得到的灰度总和的均值设定为对应光照强度下的灰度总和标准。
14、作为本发明进一步的方案：所述图像传感器相对于测量点液面的初始高度范围为a±a，a为误差值，所述纯净水体样本所在容器与所述图像传感器之间的设置距离范围同样为a±a，在最远的设置距离所述容器的尺寸仍大于所述图像传感器的成像视角。
15、作为本发明进一步的方案：所述毫米波雷达判断液面浑浊程度的过程为：
16、将毫米波雷达发射的电磁波功率为pt，接收到的回波信号功率为pr，则液面浑浊程度的计算公式为：
17、；
18、式中，go是天线增益，λ 是雷达波长，σ是目标的雷达散射截面，用于表示液面的浑浊程度，r是雷达与液面之间的预估距离，l 是系统损耗。
19、作为本发明进一步的方案：统计每个测量点所在液面的浑浊程度大于等于浑浊标准的时长，对所述时长进行排序，提示对时长最长的测量点的渠道进行修缮。
20、作为本发明进一步的方案：还包括统计测量点的图像传感器、光电传感器以及毫米波雷达测量的历史数据，所述历史数据包括不同浑浊程度的液面在不同光照强度下的灰度总和，并对所述历史数据进行深度学习模型训练，得到不同光照强度下任一灰度总和与浑浊程度的对应关系，并通过损失函数评估模型输出的浑浊程度预测值与浑浊程度实际值的差异，通过优化算法调整模型参数，以最小化损失函数的值，直至收敛。
21、本发明的有益效果：
22、本发明通过结合图像传感器、光电传感器和毫米波雷达的数据，更准确地判断复杂环境下的液面情况，减少了单一传感器可能带来的误差，首先对液面图像的灰度总和进行计算，基于灰度总和来表示液面的反光程度，从而避免液面漂浮物和浑浊对测量造成的不利影响，然后再通过毫米波雷达回波能量的分析，进一步准确地判断液面的浑浊程度，同时也实现了对液面波动情况的检测，于是更精准地避免了不理想的液面条件对测量的影响，当液面情况达到标准时，再基于毫米波雷达回波信号的时间延迟对液面高度进行计算，本发明显著提高了液面监测的准确性、可靠性和实时性，进一步提高了毫米波雷达测量的抗干扰性能。
1.一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，所述灰度总和的计算过程为：
3.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，在工作过程中，所述图像传感器的曝光参数设置保持固定。
4.根据权利要求3所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，所述光照反光对照表格的建立过程为：
5.根据权利要求4所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，所述图像传感器相对于测量点液面的初始高度范围为a±a，a为误差值，所述纯净水体样本所在容器与所述图像传感器之间的设置距离范围同样为a±a，在最远的设置距离所述容器的尺寸仍大于所述图像传感器的成像视角。
6.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，所述毫米波雷达判断液面浑浊程度的过程为：
7.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，统计每个测量点所在液面的浑浊程度大于等于浑浊标准的时长，对所述时长进行排序，提示对时长最长的测量点的渠道进行修缮。
8.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达测量区间液面坡降的方法，其特征在于，还包括统计测量点的图像传感器、光电传感器以及毫米波雷达测量的历史数据，所述历史数据包括不同浑浊程度的液面在不同光照强度下的灰度总和，并对所述历史数据进行深度学习模型训练，得到不同光照强度下任一灰度总和与浑浊程度的对应关系，并通过损失函数评估模型输出的浑浊程度预测值与浑浊程度实际值的差异，通过优化算法调整模型参数，以最小化损失函数的值，直至收敛。
