CN101561309A - 管路流量仪表在线检定装置及其检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管路流量仪表在线检定装置及仪表在线检定方法，包括检测终端和后台管理单元；检测终端包括：流量计、摄像机、DSP模块和与DSP模块相连的通讯单元；后台管理单元包括中央控制单元和与中央控制单元相连的通讯模块；检测终端与后台管理单元通过GPRS无线网络和/或互联网进行数据通讯；摄像机和流量计的输出端分别连接DSP模块的图像信号输入端和流量值信号输入端；检测终端的摄像机正对被检仪表表盘设置，流量计设置在管道上；后台管理单元通过检测终端中的摄像机和流量计分别获取管道中单位时间内的累计流量，以计算出被检仪表的测量误差。

Description

管路流量仪表在线检定装置及其检定方法

技术领域

本发明涉及流量仪表标准检测领域，尤其涉及一种管路流量仪表在线检定装置及使用该装置进行在线检定的方法。

背景技术

各种流量仪表被广泛地应用于各种产业中，随着仪表使用周期的延长，仪表的计量精度会发生变化，从而影响贸易结算，因此根据有关规定，仪表的生产企业和计量部门需要对这些仪表的示值误差按照相关部门制定的规程进行定期的仪表精度检定。但由于仪表的安装拆卸不方便，同时拆卸仪表还会给用户单位的正常生产造成不便，因此在线式非侵入的仪表检定系统应运而生，在仪表正常工作运行的环境下对其进行检测。通常采用的是流量计比较法检定，从而解决不断流，不影响原管网系统的正常工作的问题。在流量仪表的在线检定工作中，对于有电信号输出的容易实现自动化检测，而对于无电信号输出的机械式流量仪表，如水表、煤气表等，则较难实现自动化检测。传统的做法是通过人工方法来读取测量过程中的被检流量表和流量计的示值，然后经过相关的计算，判断被检流量表的示值误差是否合格。整个检定过程检测人员要实时控制检测装置的运行，人工的反复大量读取数据，不可避免会带来一定的人为误差，因此，它存在工作量大、效率低、精度低、人为误差大、检测结果不客观等一些缺点。

随着计算机和人工智能的发展，图像处理和模式识别技术在越来越多的领域得到发展和广泛应用，在流量标准检测装置中，运用图像处理和模式识别技术并结合计算机处理，可以提高检定装置的工作效率和技术含量。中国专利文献CN 201122109Y公开了一种《水表自动检定装置》，它主要由水源装置、检定台、电磁阀、流量计、标准装置、摄像头、图像切换装置、电控箱、水管管道、计算机等组成，摄像头通过图像切换装置后与计算机内部的图像采集卡相连，并由可调节的支架固定，使其对准被检水表，标准水源出来的水经被检水表串联连接后经电磁阀再经流量计后流入标准装置，检定中计算机分别拍摄并识别被检水表初值和末值读数，标准装置对应给出一个水位标准量并传给计算机，经计算机对数据处理后，得出检测结果。这种装置虽然一定程度上提高了检定效率，但是该装置结构复杂，体积庞大，只能用于室内检定，必须将管道上的被检表拆卸下来检测，所以无法满足在线检定的要求。

中国专利文献CN 101079108A公开了一种《基于DSP的多通道机械数显数字煤气表自动检测装置》，它包括用于获取煤气表的图像的摄像头、对摄像头图像进行数字识别的DSP处理器，摄像头连接DSP处理器，将设像头获取的仪表图像，在DSP内部处理识别成仪表表头数字。虽然这种检测装置采用了DSP技术来对摄像头获取的图像进行识别提高了识别的速度和准确度，但是它并没有提供能付诸实施的具体方案，同时要求检测人员必须到现场操作仪器，图像数据无法进行远程传输、分析，影响了对被检仪表的分析判断，导致检定效率较低，而且不能实时跟踪监控，不能及时发现需维修、更换的仪表。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种能远程实时检测管路流量仪表的测量误差的管路流量仪表在线检定装置及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种仪表在线检定装置，包括检测终端和后台管理单元；检测终端包括：流量计、摄像机、DSP模块和与DSP模块相连的通讯单元；后台管理单元包括中央控制单元和与中央控制单元相连的通讯模块；检测终端与后台管理单元通过GPRS无线网络和/或互联网进行数据通讯；摄像机和流量计的输出端分别连接DSP模块的图像信号输入端和流量值信号输入端；检测终端的摄像机正对被检仪表表盘设置，流量计设置在管道上；后台管理单元通过检测终端中的摄像机和流量计分别获取管道中单位时间内的累计流量，以计算出被检仪表的测量误差。

进一步，所述通讯单元包括互联网通讯单元和GPRS通讯单元；所述通讯模块包括互联网通讯模块和GPRS通讯模块，以使检测终端和后台管理单元通过GPRS无线网络和/或互联网进行数据通讯。

进一步，所述流量计为超声波流量计，以通过在管道外获取标准流量信号。

进一步，本发明还提供了一种管路流量仪表在线检定装置的仪表在线检定方法，其特征在于包括以下步骤：

A、检测终端的DSP模块通过通讯模块经GPRS无线网络和/或互联网与后台管理单元之间建立数据通讯连接，后台管理单元的中央控制单元发出检测命令至所述DSP模块，DSP模块进入检测程序；

B、DSP模块接收流量计测得的流速值V_标，判断V_标是否到达设定流速，当V_标到达设定流速时，DSP模块记录此时流量计的累计流量初值Q_标1并命令摄像机摄取被检仪表显示的流量初值Q_检1的图片；

C、DSP模块通过流量计监测流速变化，每隔1秒判断流速的波动幅度是否小于所述设定流速的±2.5％，若所述流速在30秒内的波动幅度始终小于设定流速的±2.5％，则DSP模块记录流量计的累计流量终值Q_标2，同时控制由摄像机摄取被检仪表显示流量终值Q_检2的图片；若在30秒内所述流速的波动幅度大于设定流速的±2.5％，则DSP模块重复执行上述B步骤；

D、DSP模块将摄像机摄取的记录流量初值Q_检1、流量终值Q_检2的两幅图片进行压缩处理，与记录的流量计的Q_标1、Q_标2的数据一起生成一数据包，然后通过通讯单元经GPRS无线网络和/或互联网将该数据包发送给后台管理单元；

E、后台管理单元接收所述数据包并对数据包进行解压缩，并识别所述两幅图片并识别出所述流量初值Q_检1、流量终值Q_检2，最后通过Q_标1、Q_标2计算出被检仪表的测量误差。

本发明具有以下的有益效果：(1)为了达到监测点的捕捉，在线检定装置要考虑较长时间在室外运行的工作环境给设备和人员操作带来的不便。本发明的仪表在线检定装置的检测终端与后台管理单元通过GPRS无线网络通讯，采用流量计实时监仪表流体流速，只需把摄像机镜头对准被检仪表，就可以通过网络远距离监控被检仪表，并通过网络远距离传输图像数据，并最终形成检定结果报表，减少频繁的现场操作，工作范围更广，不受环境限制。

(2)本发明的仪表在线检定装置被检仪表的初值和终值的读数由电子摄像完成，确保被检仪表读数与流量计读数的同步性，高速、准确、无误差，避免了人工读值时的错判或时间误差。

(3)本发明的仪表在线检定装置的检测终端由多模块集成，结构紧凑、便携，易于操作、安装。同时检测终端自带备电，可小时连续工作，更适应各类现场环境，是一集成了超声波测量技术，电子摄像技术，JPEG图片解压缩处理技术，GPRS网络通讯技术，DSP集成芯片控制技术，微功耗电源管理技术，以及图片分析智能识别技术和数据库管理技术的技术含量高、多技术综合应用的智能检定装置。

(4)由于在线检测时，流速的变化不能人为控制，须等待较长时间，方可能出现指定的流量点。本发明的仪表在线检定方法能实现实时监测和智能检测，根据检定要求自动判断检测流速(即自动判断流速，并在流速达到一定值时才开始记录，确保了检测的可靠性)，截取有效数据，大大减轻工作强度，检测终端安装调试完毕后，无人值守亦可自动完成，根据检测数据，可以自动生成检定报告并保存，也可方便检索或查询，因此精度高、自动化程度高，能确保检定的实时性和准确性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的仪表在线检定装置的组成框图。

图2为本发明的仪表在线检定方法的流程框图。

附图中标号如下：被检仪表--1；检测终端--2，流量计--21，摄像机--22，DSP模块--23，互联网通讯单元--24，GPRS通讯单元--25；后台管理单元--3，中央控制单元--31，互联网通讯模块--32，GPRS通讯模块--33；管道--4。

具体实施方式

(实施例1、仪表在线检定装置)

见图1，本实施例的管路流量仪表在线检定装置包括：检测终端2和后台管理单元3，检测终端2与后台管理单元3通过GPRS无线网络无线联接。

检测终端2包括流量计21、摄像机22、DSP模块23、互联网通讯单元24和与DSP模块23相连的GPRS通讯单元25。DSP模块23包括图像处理单元和控制单元。检测终端2的摄像机22正对被检仪表1表盘设置。流量计21固定在管道4上。摄像机22的输出端与图像处理单元的输入端电连接。流量计21的输出端通过RS-232串行接口与控制单元的输入端电连接。管道4为用于输送自来水等液体用的管道。

后台管理单元3包括中央控制单元31、与中央控制单元31相连的互联网通讯模块32和GPRS收发控制器33。中央控制单元3具有以下主要功能：a、初始化信息输入及用户信息管理；b、建立GPRS通信路径；c、对检测终端进行远程监控；d、对检测终端发回的图片进行自动识别，以及对数据进行处理；e、根据要求，形成检定报表；f、用户数据、历史数据查询搜索及储存。

当本实施例的仪表在线检定装置用于检测水表时，根据水表检定规程《JJG258-88》的11条“对于使用中和修理后的水表，检定时允许选用0.5级装置”的要求，标准表选用超声波流量计时，其精度等级应高于0.5级。

(实施例2、仪表在线检定方法)

见图2，本实施例的仪表在线检定方法采用实施例1中所述的仪表在线检定装置。

将超声波流量计作为标准的流量计21，直接安装于管道4外壁上，靠近被检仪表1。获取超声波流量计中流过的流量值和管道4上被检仪表中的流量值后，对上述两值进行误差分析，即可测出被检仪表的精度是否符合规定。由于管道4内流体要求不断流，不影响正常工作，所以被检仪表1的读数和流量计21的读数时刻在发生变化，在线检测的精度取决于同时捕捉流量计和被检仪表的读数值。

本实施例的仪表在线检定方包括以下步骤：

A、检测终端2的DSP模块23通过通讯模块经GPRS无线网络和/或互联网与后台管理单元3之间建立数据通讯连接，后台管理单元3的中央控制单元31发出检测命令至所述DSP模块23，DSP模块23进入检测程序；

B、DSP模块23接收流量计21测得的流速值V_标，判断V_标是否到达设定流速，当V_标到达设定流速时，DSP模块23记录此时流量计21的累计流量初值Q_标1并命令摄像机22摄取被检仪表1显示的流量初值Q_检1的图片；

C、DSP模块23通过流量计21监测流速变化，每隔1秒判断流速的波动幅度是否小于所述设定流速的±2.5％，若所述流速在30秒内的波动幅度始终小于设定流速的±2.5％，则DSP模块23记录流量计21的累计流量终值Q_标2，同时控制由摄像机22摄取被检仪表1显示流量终值Q_检2的图片；若在30秒内所述流速的波动幅度大于设定流速的±2.5％，则DSP模块23重复执行上述B步骤；

D、DSP模块23将摄像机22摄取的记录流量初值Q_检1、流量终值Q_检2的两幅图片进行压缩处理，与记录的流量计21的Q_标1、Q_标2的数据一起生成一数据包，然后通过通讯单元经GPRS无线网络和/或互联网将该数据包发送给后台管理单元3；

E、后台管理单元3接收所述数据包并对数据包进行解压缩，并识别所述两幅图片并识别出所述流量初值Q_检1、流量终值Q_检2，最后通过Q_标1、Q_标2计算出被检仪表1的测量误差。

误差分析公式如下：

ΔQ_检＝Q_检2-Q_检1

ΔQ_标＝Q_标2-Q_标1；

dQ_标＝(ΔQ_标-ΔQ_检)/ΔQ_检×100％

所述B步骤中，由DSP模块23的控制单元接收流量计21的流速值V_标并记录流量计21的累计流量初值Q_标1，由DSP模块23的图像处理单元命令摄像机22摄取被检仪表1显示的流量初值Q_检1；所述C步中，由DSP模块23的控制单元记录流量计21的累计流量终值Q_标2，由图像处理单元命令摄像机22摄取被检仪表1表盘画面对应读数终值Q_检2；所述D步中，由DSP模块23的图像处理单元对所述记录有流量初值Q_检1和流量终值Q_检2的两幅图片进行压缩处理。

所述B步中，由DSP模块23的控制单元通过RS-232串行接口接收流量计21的流速值V_标。

当本实施例的方法用于检测水表时，根据水表检定规程《JJG258-88》的《附录4检定水表用的标准表》第5点，在使用的流量点上，标准表的总不确定度应小于被检表允许误差的1/3。根据《JJG258-88》第24条，使用中在线抽检时，大于或等于分界流量时，示值误差不应超过±4％，其标准表的总不确定度应为小于±1％。本实施例中的检定方法由于采取累计流量的比较法，要求水表的初值与超声波流量计初值同时读数，但实际上两者之间总是有延时的，假定读初始值时，被检水表的读值时间为t_检1，标准表的读数时间为t标1，读终值时被检水表的读值时间为t_检2，标准表的时间为t_标2。

被检水表理论增量：ΔQ_检＝Q_检2-Q_检1＝V*S(t_检2-t_检1)；

标准表增量：ΔQ_标＝Q_标2-Q_标1＝V*S(t_标2-t_标1)；

时差引起的被检水表增量和标准表增量之差：

δQ＝ΔQ_检-ΔQ_标

＝V*S[(t_检2-t_标2)(t_检1-t_标1)]

＝V*S(δt2-δt1)

其中，V是流速，保持恒定；S是管道截面积，为一常量，δt＝t_检-t_标，δt是每次被检水表读值时间和标准表读值时间之差。

由时差引起的增量误差是：

δQ/ΔQ_标＝(δt-2δt1)/(t_标2-t_标1)

＝δt/Δt

δt是由电子电路及程序运行过程中产生，其每次运行的误差是纳秒。而累计流量的时间间隔Δt是30秒以上，因此该增量误差非常小，不会给标准表即超声波流量计的总不确定度带来影响，可以忽略不计。因此超声波流量计的不确定度即可以认为是本实施例方法的总不确定度。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1、一种管路流量仪表在线检定装置，其特征在于包括：检测终端(2)和后台管理单元(3)；

检测终端(2)包括：流量计(21)、摄像机(22)、DSP模块(23)和与DSP模块(23)相连的通讯单元；

后台管理单元(3)包括中央控制单元(31)和与中央控制单元(31)相连的通讯模块；检测终端(2)与后台管理单元(3)通过GPRS无线网络和/或互联网进行数据通讯；

摄像机(22)和流量计(21)的输出端分别连接DSP模块(23)的图像信号输入端和流量值信号输入端；检测终端(2)的摄像机(22)正对被检仪表(1)表盘设置，流量计(21)设置在管道(4)上；

后台管理单元(3)通过检测终端(2)中的摄像机(22)和流量计(21)分别获取管道(4)中单位时间内的累计流量，以计算出被检仪表(1)的测量误差。

2、根据权利要求1所述的管路流量仪表在线检定装置，其特征在于：所述通讯单元包括互联网通讯单元(24)和GPRS通讯单元(25)；所述通讯模块包括互联网通讯模块(32)和GPRS通讯模块(33)。

3、根据权利要求1所述的管路流量仪表在线检定装置，其特征在于：所述流量计(21)为超声波流量计。

4、一种管路流量仪表在线检定装置的仪表在线检定方法，包括以下步骤：

A、检测终端(2)的DSP模块(23)通过通讯模块经GPRS无线网络和/或互联网与后台管理单元(3)之间建立数据通讯连接，后台管理单元(3)的中央控制单元(31)发出检测命令至所述DSP模块(23)，DSP模块(23)进入检测程序；

B、DSP模块(23)接收流量计(21)测得的流速值V，判断V是否到达设定流速，当V到达设定流速时，DSP模块(23)记录此时流量计(21)的累计流量初值Q并命令摄像机(22)摄取被检仪表(1)显示的流量初值Q的图片；

C、DSP模块(23)通过流量计(21)监测流速变化，每隔1秒判断流速的波动幅度是否小于所述设定流速的±2.5％，若所述流速在30秒内的波动幅度始终小于设定流速的±2.5％，则DSP模块(23)记录流量计(21)的累计流量终值Q，同时控制由摄像机(22)摄取被检仪表(1)显示流量终值Q的图片；若在30秒内所述流速的波动幅度大于设定流速的±2.5％，则DSP模块(23)重复执行上述B步骤；

D、DSP模块(23)将摄像机(22)摄取的记录流量初值Q、流量终值Q的两幅图片进行压缩处理，与记录的流量计(21)的Q、Q的数据一起生成一数据包，然后通过通讯单元经GPRS无线网络和/或互联网将该数据包发送给后台管理单元(3)；

E、后台管理单元(3)接收所述数据包并对数据包进行解压缩，并识别所述两幅图片并识别出所述流量初值Q、流量终值Q，最后通过Q、Q计算出被检仪表(1)的测量误差。

5、根据权利要求4所述的管路流量仪表在线检定方法，其特征在于：

所述B步骤中，由DSP模块(23)的控制单元接收流量计(21)的流速值V并记录流量计(21)的累计流量初值Q，由DSP模块(23)的图像处理单元命令摄像机(22)摄取被检仪表(1)显示的流量初值Q；

所述C步中，由DSP模块(23)的控制单元记录流量计(21)的累计流量终值Q，由图像处理单元命令摄像机(22)摄取被检仪表(1)表盘画面对应读数终值Q；

所述D步中，由DSP模块(23)的图像处理单元对所述记录有流量初值Q和流量终值Q的两幅图片进行压缩处理。

6、根据权利要求4所述的管路流量仪表在线检定方法，其特征在于：所述B步中，由DSP模块(23)的控制单元通过RS-485串行接口接收流量计(21)的流速值V。

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