卡尔曼滤波器在储罐液位监控系统中的应用

王慧锋 吴中相

(华东理工大学信息科学与工程学院，上海 200237)

储罐液位监控是库区自动化中的重要一环，关系到库区的经济效益及运行安全等多方面问题。由于储罐的容量较大，单位时间储罐液位高度变化微小且微小的高度误差都会带来很大的容量误差，因此精确稳定的液位监测和高精度的液位控制显得异常重要。

储罐液位的自动测量仪表通常采用伺服液位计、超声波液位计及雷达液位计等。通过读取仪表的液位信号，完成对储罐液位的监控过程。但液位仪表检测出的储罐液位信号常常伴有以下问题，如储罐进出料、油轮上储罐或搅拌器运行时液面发生的波动及液位信号夹杂着测量噪声等，都会影响储罐液位的监控效果。解决此类问题的关键在于对储罐液位信号进行滤波处理，将影响液位监控的液面波动、测量噪声和失波效应滤除，从复杂的现场液位信号中获取真实平稳的液位信号从而实现高效的液位监控。传统的方法如平均值滤波等[1]，会在一定程度上避免噪声对监控造成的影响，但当发生诸如液位信号夹杂能量较高的噪声、超声波或雷达液位计发生短暂虚假回波或储罐液位长时间周期性波动等情况时，其滤波效果不明显，且算法的实时性差，影响控制效果。文献[2]提出的误差回归模型方法，在特定条件下可以很好地预测真实液位，但该方法适应性较差，不同情况需要采用不同的误差模型完成对误差液位的修正处理，且该方法并没有从本质上滤除液位信号的干扰和噪声。……