CN102353428A - 水表计量特性检测装置及利用本检测装置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水表计量特性检测装置及利用本检测装置的检测方法，属于测量技术领域。它解决了现有的测装置及利用该检测装置检测水表的方法导致待测水表的计量特性被错误评价。本水表计量特性检测装置包括机架、供水机构、电磁阀一、储水箱、控制器、上位机、固定结构、流量调节机构、计量机构和手持抄表机构。本利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法包括装夹、通水排气、录入初始值、检测并录入累积值和计算。本水表计量特性检测装置具有结构紧凑且符合国家及国际标准要求的优点。本检测方法步骤合理，检测准确且能精确地得到待测水表的计量误差且计算速度快的优点。通过本检测方法检测且调整后的水表，由此可提高待测水表的计量特性。

Description

水表计量特性检测装置及利用本检测装置的检测方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种检测装置，特别是一种水表计量特性检测装置。

本发明还涉及一种检测方法，特别是一种利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法。

背景技术

水表是采用活动壁容积测量室的直接机械运动过程或水流流速对翼轮的作用以计算流经自来水管道的水流体积的流量计。

目前，水表的种类较多。如按测量原理可分为速度式水表和容积式水表；按计数器的指示形式分模拟式、数字式、模拟数字组合式。关于水表的文献如中国专利文献也曾公开了一种全机械式预定量水表【专利号ZL201020297493.7；授权公告号CN201828291U】和智能射频IC卡水表【专利号ZL201020522167.1；授权公告号CN201820294U】以及中华人民共和国国家标准GB/T778-2007冷水水表。其中在中华人民共和国国家标准GB/T778.3-2007冷水水表第3部分还对确定水表主要特性所采用的试验方法和试验设备作了规定。GB/T778.3-2007的5.1.2.1中曾公开了测量误差，在习惯上以相对误差表示用百分比计算测量误差相等于：

式V_c中认可的流经体积值，作为真值；V_i测量同一体积时水表指示的体积值，两者都以同一单位表示；最大允许误差记载在GB/T778.1-2007中。

GB/T778.1-2007中仅规定了各项的要求，并未给出具体可操作的方案，更未明确给出如何得到V_c及V_i值。因此，人们根据标准中所提到的各个部件进行组装，进而得到检测装置。这样的检测装置及利用该检测装置检测水表的方法通常存在着控制不精确，导致得到待测水表的显示量值和得到检测装置的显示量值之间存在较大的时间差。再由于水表的分辨率较低，显示量值又有一定的误差则必然会带来的测量误差影响的非常大的，由此待测水表的计量特性被错误评价。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种水表计量特性检测装置，利用本检测装置能精确地控制各个阀及精确地得到待测水表的显示量值和得到流经体积值。

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，还提出了一种利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，利用本方法能精确地得到待测水表的计量误差。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种水表计量特性检测装置，其特征在于，本检测装置包括机架、储水箱、控制器和上位机；所述的机架上设有能将若干个串联的待测水表固定在机架上的固定结构；所述的储水箱和待测水表串联组的进口之间设有能将储水箱内的水输入待测水表内的供水机构和设有能控制管道连通状态的电磁阀一；所述的储水箱和待测水表串联组的出口之间的管道上述设有流量调节机构和能够计量过水量的计量机构；所述的电磁阀一、流量调节机构和计量机构均与控制器相联；所述的上位机上联接有能向上位机录入待测水表显示体积值的手持抄表机构。

本检测装置中的水采用循环方式，该结构大大地降低了水资源的消耗。本检测装置中的机架用于支撑各个部件；储水箱用于存储绝大部分的水，控制器一般与传感器和执行器相连，控制器内存储有根据条件开发的系统，控制器根据传感器输送的信号控制执行器。人们能通过手持抄表机构将待测水表的显示体积值键入上位机内，上位机能储存数据且上位机内也存储有根据条件开发的系统，系统根据键入的数据自动运行计算得到误差值并显示。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的上位机为PC；所述的控制器为单片机；所述的单片机能与PC相连接。PC和单片机内均具有根据条件对应开发的系统。单片机直接接收传感器等信号并直接控制电磁阀等，于是人们可以根据实际情况直接发出操控命令。根据实际情况控制器还可以为PLC。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的固定结构包括若干个能将相邻两个待测水表相连的接管和分别位于待测水表串联组两端的上接头与下接头；所述的上接头和机架之间设有液压缸，所述的液压缸的缸体固定在机架上，上接头固定在活塞杆上；所述的下接头固定在机架上。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的供水机构包括水泵和稳压容器，所述的水泵的进口与储水箱相连通，水泵的出口与稳压容器相连通，上述的上接头与所述的稳压容器相连通；所述的电磁阀一设置在上接头和稳压容器之间的管道上。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的水泵通过变频器与控制器相联。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的流量调节机构包括电动流量调节阀，所述的电动流量调节阀与控制器相联；所述的计量机构包括至少三个并联设置的标准体积容器和固定在标准体积容器上当水达到设定体积时能被触发的传感器；所述的标准体积容器均与电动流量调节阀出口相连通且每个所述的标准体积容器和电动流量调节阀之间均设有电磁阀二；所述的每个标准体积容器均通过电磁阀三与储水箱相连通；所述的电磁阀二、电磁阀三和传感器均与控制器相连。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的流量调节机构包括至少三根并联设置的过液管道；每根过液管道上均设有电磁阀二和手动流量调节阀；所述的计量机构包括与过液管道一一对应连接的标准体积容器和固定在标准体积容器上当水达到设定体积时能被触发的传感器；所述的每个标准体积容器均通过电磁阀三与储水箱相连通；所述的电磁阀二、电磁阀三和传感器均与控制器相连。

在上述的水表计量特性检测装置中，所述的手持抄表机构包括具有按键的手持抄表器和连接在上位机上的接收装置；所述的手持抄表器与接收装置之间采用蓝牙通讯。

利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，其特征在于，本检测方法包括以下步骤：

A、装夹：将待测水表依次串联通过固定机构固定在机架上；

B、通水排气：通过供水机构使储水箱内的水流经待测水表和各个管道，使各个管道内的气体排出；

C、录入初始值：控制电磁阀一使管道处于截止状态，采用手持抄表机构向上位机内录入待测水表的初始显示值V′_i；

D、检测并录入累积值：控制电磁阀一使管道处于连通状态和控制电磁阀二使水流向其中一个空的标准体积容器内；直至水触发传感器，传感器向控制器传输触发信号，控制器根据达到设定值信号控制电磁阀一使管道处于截止状态；得到流经体积值V_c；采用手持抄表机构向上位机内录入待测水表的累积显示值V″_i；

E、计算：上位机内储存有公式： $E=\frac{V_i-V_c}{V_c}\×100\%=\frac{V_i^{\′\′}-V_i^{\′}-V_c}{V_c}\×100\%$ 并按公式计算待测水表的误差E并一一对应地显示计算结果。

在上述的利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法中，所述的E中上位机同步显示对应地待测水表合格状态，根据合格状态对对应地待测水表进行调整。

在上述的利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法中，所述的完成步骤E和调整之后控制器控制电磁阀二使水流向剩余的其中一个标准体积容器内；至少进行两次依次步骤C、D、E和调整的循环。

与现有技术相比，本水表计量特性检测装置具有以下优点：

1、本检测装置具有设计合理，结构紧凑且符合国家及国际标准要求的优点。

2、本检测装置中具有控制器、上位机、传感器和电磁阀等部件，因此具有自动化程度高、使用方便且人性化的优点。

3、本检测装置通过电磁阀控制管道流通状态，传感器控制流经体积值等，因此具有检测方便、控制精确且检测精度高的优点。

4、本检测方法步骤合理，检测准确且能精确地得到待测水表的计量误差且计算速度快的优点。通过本检测方法检测且调整后的水表，由此可提高待测水表的计量特性。

附图说明

图1是本水表计量特性检测装置的结构原理图。

图2是本水表计量特性检测装置的结构示意图。

图3是本水表计量特性检测装置的待测水表固定结构示意图。

图4是本水表计量特性检测装置的控制原理结构示意图。

图中，1、机架；2、储水箱；3、控制器；4、上位机；5、接管；6、上接头；7、下接头；8、定位侧翼；9、定位条；10、液压缸；11、水泵；12、稳压容器；13、电磁阀一；14、过液管道；15、电磁阀二；16、手动流量调节阀；17、标准体积容器；18、电磁阀三；19、传感器；20、回水管道；21、电磁阀四；22、待测水表；23、压力传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，本水表计量特性检测装置包括机架1、储水箱2、控制器3、上位机4、固定结构、供水机构、流量调节机构、计量机构和手持抄表机构。

具体来说，上位机4为PC；控制器3为PLC或单片机，本实施例给出的方案为单片机。

手持抄表机构包括手持抄表器和接收装置。接收装置与PC相联；手持抄表器上具有按键和信号发射装置；手持抄表器与接收装置之间采用蓝牙通讯。因此，人们可通过按动手持抄表器的按键输入信号，信号经信号发射装置传输至接收装置处，接收装置将信号转换成PC可读的信号并传输给PC。在实际中输入信号为对应的待测水表22显示体积值。

根据实际情况手持抄表器与接收装置之间也可以采用传输线连接并通讯。

如图3所示，本检测装置一般同时检测十个相互串联的待测水表22，则固定结构包括八个接管5、一个上接头6和一个下接头7；接管5的数量与待测水表22的数量相关。每个接管5的两侧均设有定位侧翼8，机架1上具有两条定位条9，两条定位条9分别嵌入接管5两侧的定位侧翼8，由此接管5周向定位在机架1上，但能着定位条9轴向移动，且所有接管5均位于同一轴线上。该结构能方便待测水表22嵌入相邻的两根接管5之间，即能方便固定待测水表22；同时能提高待测水表22被固定的牢固度和保证接管5与待测水表22之间的密封性。

上接头6和下接头7分别位于所有接管5组成的接管5组件两端且上接头6和下接头7均与接管5同轴心。下接头7直接固定在机架1上。上接头6和机架1之间设有液压缸10，液压缸10的缸体固定在机架1上，上接头6固定在活塞杆上；活塞杆移动时带动上接头6轴线移动，即能改变上接头6相对于下接头7之间的距离。上述的液压缸10与供水机构相连通，即当供水机构与液压缸10处于连通状态时水便进入液压缸10推动液压缸10的活塞移动，进行实现夹紧。

供水机构包括水泵11和稳压容器12。水泵11的进口与储水箱2相连通，水泵11的出口与稳压容器12相连通，上接头6与稳压容器12相连通。上接头6与稳压容器12之间的管道上设有能够截止该管道的电磁阀一13，电磁阀一13与单片机相联。电磁阀一13使管道处于连通状态时供水机构与液压缸10也处于连通状态；反之处于截止状态。

流量调节机构包括至少三根并联设置的过液管道14；根据国家和国际检测水表标准应在三个不同流量下进行检测，因此本实施例给定的方案是设置三根过液管道14。每根过液管道14上均设有电磁阀二15和手动流量调节阀16；电磁阀二15能截止对应的过液通道，手动流量调节阀16用于调节管道的流量，使对应过液管道14的流量满足设计值。

计量机构包括与过液管道14一一对应连接的标准体积容器17和固定在标准体积容器17上当水达到设定体积时能被触发的传感器19；该传感器19一般为光电传感器。标准体积容器17的底部与储水箱2相连通且两者之间的管道上设有能控制对应地管道处于截止状态的电磁阀三18。电磁阀三18和传感器19均与单片机相联。

本检测装置还包括一根连接下接头7与储水箱2的回水管道20，该回水管道20上设有能截止该管道的电磁阀四21。回水管道20与过液管道14并联设置。

为了提高本检测装置的自动化，可将水泵11通过变频器与单片机相联，稳压容器12上设有能够检测稳压容器12内水压的压力传感器23，压力传感器23也与单片机相联。因此，单片机能根据压力传感器23传输的信号控制水泵11运转或停止，进而使稳压容器12内水压处于设计的范围值内。还可以将单片机与PC相联；因此单片机与PC之间信号可以相互传输，即PC内的程序可根据传感器等信号开始或停止执行程序；电磁阀等执行件可根据PC内的指令执行。

如图1至图4所示，利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，包括以下调整检测装置及设置初始状态、装夹、通水排气、录入初始值、检测并录入累积值、计算和水表调整等步骤。

具体来说，本检测方法是依次按以下步骤进行的：

调整检测装置及设置初始状态是将检测装置调整至适合检测待测水表22的模式及状态下，进而保证后续步骤能正常进行且保证检测的科学性及准确性。更具体来说，将本检测装置通水通电；运转水泵11使稳压容器12内水压达到设定的范围值。从PC的数据库内调取与待测水表22相对应地数据，如允许误差值、流经体积值V_c、流速等检测条件。

装夹是将待测水表22依次串联通过固定机构固定在机架1上。更具体来说，待测水表22从下接头7向上接头6方向依次嵌入接管5和下接头7之间、接管5和接管5之间、以及接管5与上接头6之间。然后，通过单机向电磁阀一13传输开启信号，进而管道处于连通状态。此时，水进入液压缸10内腔活塞在水压作用下使活塞杆伸出进而推动待测水表22和接管5轴向移动，直至活塞杆停止运动。在整个检测过程中是不会关闭电磁阀一13的，因此活塞一直在水压作用下，可以保证接管5和待测水表22之间紧紧地相互抵靠且待测水表22的两端与接管5等部件之间连接处均处于密封状态；避免水渗漏而使待测水表22的计量特性被错误评价。

通水排气是通过向管道内连续供水进而排出管道内气体的过程。更具体来说，电磁阀二15和电磁阀三18以及电磁阀四21均使对应地管道处于连通状态，于是便能排出待测水表22及各根管道内的气体，避免气体影响计量体积的准确性，进而导致待测水表22的计量特性被错误评价。一般来说，此时还需要进行调节各根过液通道水的流量，使各根过液管道14内水的流量不同且符合国家和国际检测标准的要求。具体是按以下步骤进行，首先关闭除待调过液通道上电磁二之外的电磁阀二15以及电磁阀四21；然后调整流量调节阀直至达到给定的范围内，具体数值可参见PC显示的数值。参照上述步骤调整其余过液通道。

录入初始值是操纵者读得待测水表22指针处于停止状态下的体积读数并通过手持抄表机构录入PC内的过程。更具体来说，通过单片机向电磁阀一13传输关闭信号，电磁阀一13截止管道。待待测水表22指针处于停止状态后按设定顺序依次在手持抄表器上键入与待测水表22显示体积值相对应的数字字符信号，则PC上一一对应的记录待测水表22的初始显示值V′_i。在检测并录入累积值之前控制电磁阀三18使标准体积容器17与储水箱2之间处于截止状态。

检测并录入累积值是使待测水表22根据流量条件通过流经体积值的水再次得到待测水表22显示体积值并录入显示体积值的过程。首先，通过单片机控制其中一个电磁阀二15使对应地过液通道处于连通状态，其余过液通道和回水管道20均处于截止状态。该步骤除在此进行之外还可以在完成调整流量与检测之前任意一个时间进行。

通过单片机向传输电磁阀一13开启信号，电磁阀一13开启使管道处于连通装置，水依次通过待测水表22、处于连通状态的过液管道14进入与上述的过液管道14相连通的标准体积容器17内。标准体积容器17内的水面逐渐抬升，当水面触发传感器19时传感器19将触发信号传输至单片机处，单片机根据触发信号控制电磁阀一13使电磁阀处于关闭状态进而截止管道。在本实施例中，水面抬升切割光电传感器的光束使光电传感器产生触发信号。

待待测水表22指针处于停止状态后按设定顺序依次在手持抄表器上键入与待测水表22显示体积值相对应的数字字符信号，则PC上一一对应的记录待测水表22的累积显示值V″_i。

为了防止操纵者不按照规定检测水表，可在PC内储存有保护子系统。若PC与单片机相联，则可采用传感器19触发保护子系统启动，即仅当PC接收到传感器19的触发信号后才能接收手持抄表机构的录入信号，反之不接收手持抄表机构的录入信号。若PC未与单片机相联，则可采用到计时方式保护，即保护子系统为到计时系统，当完成录入初始值且开始检测后自动启动到计时系统，在到计时系统计时范围内，PC不接收手持抄表机构的录入信号。到计时系统中的计时范围可根据流经体积值除流量值计算推断得到。

计算是根据上述测得数据步骤中得到的数据按照公式进行计算。具体来说，PC系统内储存有公式：

$E=\frac{V_i-V_c}{V_c}\×100\%=\frac{V_i^{\′\′}-V_i^{\′}-V_c}{V_c}\×100\%,$ 根据上述记录的V′_i、V″_i和V_c值按公式计算待测水表22的误差E并一一对应地显示计算结果和合格状态。人们根据合格状态对对应地不合格待测水表22进行调整。

为了提高检测水表的准确性和利用本检测方法检测过的水表符合水表检测标准，于是人们可按下列步骤再依次循环两次。首先，通过单片机控制电磁阀二15使水流向剩余的其中一个标准体积容器17内；然后再依次步骤录入初始值、检测并录入累积值、计算和水表调整的循环。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机架1；储水箱2；控制器3；上位机4；接管5；上接头6；下接头7；定位侧翼8；定位条9；液压缸10；水泵11；稳压容器12；电磁阀一13；过液管道14；电磁阀二15；手动流量调节阀16；标准体积容器17；电磁阀三18；传感器19；回水管道20；电磁阀四21；待测水表22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种水表计量特性检测装置，其特征在于，本检测装置包括机架(1)、储水箱(2)、控制器(3)和上位机(4)；所述的机架(1)上设有能将若干个串联的待测水表(22)固定在机架(1)上的固定结构；所述的储水箱(2)和待测水表(22)串联组的进口之间设有能将储水箱(2)内的水输入待测水表(22)内的供水机构和设有能控制管道连通状态的电磁阀一(13)；所述的储水箱(2)和待测水表(22)串联组的出口之间的管道上述设有流量调节机构和能够计量过水量的计量机构；所述的电磁阀一(13)、流量调节机构和计量机构均与控制器(3)相联；所述的上位机(4)上联接有能向上位机(4)录入待测水表(22)显示体积值的手持抄表机构。

2.根据权利要求1所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的上位机(4)为PC；所述的控制器(3)为单片机；所述的单片机能与PC相连接。

3.根据权利要求1所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的固定结构包括若干个能将相邻两个待测水表(22)相连的接管(5)和分别位于待测水表(22)串联组两端的上接头(6)与下接头(7)；所述的上接头(6)和机架(1)之间设有液压缸(10)，所述的液压缸(10)的缸体固定在机架(1)上，上接头(6)固定在活塞杆上；所述的下接头(7)固定在机架(1)上。

4.根据权利要求3所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的供水机构包括水泵(11)和稳压容器(12)，所述的水泵(11)的进口与储水箱(2)相连通，水泵(11)的出口与稳压容器(12)相连通，上述的上接头(6)与所述的稳压容器(12)相连通；所述的电磁阀一(13)设置在上接头(6)和稳压容器(12)之间的管道上。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的流量调节机构包括电动流量调节阀，所述的电动流量调节阀与控制器(3)相联；所述的计量机构包括至少三个并联设置的标准体积容器(17)和固定在标准体积容器(17)上当水达到设定体积时能被触发的传感器(19)；所述的标准体积容器(17)均与电动流量调节阀出口相连通且每个所述的标准体积容器(17)和电动流量调节阀之间均设有电磁阀二(15)；所述的每个标准体积容器(17)均通过电磁阀三(18)与储水箱(2)相连通；所述的电磁阀二(15)、电磁阀三(18)和传感器(19)均与控制器(3)相连。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的流量调节机构包括至少三根并联设置的过液管道(14)；每根过液管道(14)上均设有电磁阀二(15)和手动流量调节阀(16)；所述的计量机构包括与过液管道(14)一一对应连接的标准体积容器(17)和固定在标准体积容器(17)上当水达到设定体积时能被触发的传感器(19)；所述的每个标准体积容器(17)均通过电磁阀三(18)与储水箱(2)相连通；所述的电磁阀二(15)、电磁阀三(18)和传感器(19)均与控制器(3)相连。

7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的水表计量特性检测装置，其特征在于，所述的手持抄表机构包括具有按键的手持抄表器和连接在上位机(4)上的接收装置；所述的手持抄表器与接收装置之间采用蓝牙通讯。

8.利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，其特征在于，本检测方法包括以下步骤：

A、装夹：将待测水表(22)依次串联通过固定机构固定在机架(1)上；

B、通水排气：通过供水机构使储水箱(2)内的水流经待测水表(22)和各个管道，使各个管道内的气体排出；

C、录入初始值：控制电磁阀一(13)使管道处于截止状态，采用手持抄表机构向上位机(4)内录入待测水表(22)的初始显示值V′_i；

D、检测并录入累积值：控制电磁阀一(13)使管道处于连通状态和控制电磁阀二(15)使水流向其中一个空的标准体积容器(17)内；直至水触发传感器(19)，传感器(19)向控制器(3)传输触发信号，控制器(3)根据达到设定值信号控制电磁阀一(13)使管道处于截止状态；得到流经体积值V_c；采用手持抄表机构向上位机(4)内录入待测水表(22)的累积显示值V″_i；

E、计算：上位机(4)内储存有公式： $E=\frac{V_i-V_c}{V_c}\×100\%=\frac{V_i^{\′\′}-V_i^{\′}-V_c}{V_c}\×100\%$ 并按公式计算待测水表(22)的误差E并一一对应地显示计算结果。

9.根据权利要求8所述的利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，其特征在于，所述的E中上位机(4)同步显示对应地待测水表(22)合格状态，根据合格状态对对应地待测水表(22)进行调整。

10.根据权利要求9所述的利用上述的检测装置检测水表计量特性的方法，其特征在于，所述的完成步骤E和调整之后控制器(3)控制电磁阀二(15)使水流向剩余的其中一个标准体积容器(17)内；至少进行两次依次步骤C、D、E和调整的循环。

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