CN103983331A - 电子式水表校表系统及其校表方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子式水表校表系统，包括待校表、校表台体和信号处理模块；校表台体包括走水部件和台体处理器模块。待校表通过其MCU的串口与信号处理模块的TTL总线接口连接；信号处理模块的RS485总线接口与台体处理器模块的RS485总线接口连接；台体处理器模块的M-Bus总线接口与待校表的M-Bus总线接口连接。本发明通过信号处理模块读取基表中磁敏传感器输出的原始信号数据，计算出该信号相应的时间和周期，从而判断出是否满足校表的条件，再将处理后的数据发送到台体处理器模块供校表使用。本发明在小流时采用流量法校表，在大流量时采用体积法校表。本发明具有更好的数据稳定性，更高的校表准确性，更快的校表速度。

Description

电子式水表校表系统及其校表方法

技术领域

本发明涉及一种电子式水表校表系统及其校表方法。 

背景技术

随着国家发改委和住建部发布《关于加快建设完善城镇居民用水阶梯价格制度的指导意见》，市场期待已久的全面推行阶梯水价改革终于有了质的进步。各供水企业逐渐认识到流量水表精确计量、智能化管理的重要性，因此原有机械式水表的计量方式已经不能满足市场的需求。同时，原有的校表装置将要被新装置所取代。传统式校表装置的缺陷：1、校表效率低。由于必须通过手动调节基表流量误差的方式，很难实现自动化统一校表。2、容易出现人为错误。由于采用的是人工读取机械表头数据的方式，不可避免的出现读数错误或者有偏差的情况。3、校表误差大。由于计量的精度有限，在水流比较小的情况下，漏损大，难以计量准确。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能自动校验水表且降低误差率的电子式水表校表系统及其校表方法。 

本发明提供的这种电子式水表校表系统，包括待校表、信号处理模块和校表台体，校表台体包括走水部件和台体处理器模块；待校表通过其MCU的串口与信号处理模块的TTL总线接口连接，用于将待校表的叶轮原始圈数计数信号以TTL方式传至信号处理模块；信号处理模块的RS485总线接口与台体处理器模块的RS485总线接口连接，用于将处理后的待校表叶轮原始圈数计数信号传至台体处理器模块；台体处理器模块的M-Bus总线接口与待校表的M-Bus总线接口连接，用于将待校表的实测走水数据与校表台体标准走水数据的比对结果反写到待校表中；台体处理器模块与走水部件连接，用于走水部件中流量阀门的控制。 

所述信号处理模块包括与所述待校表连接通信的TTL总线接口、从待校表原始信号中获取其信号时间差和周期T的信号处理器、与所述台体处理器模块连接通信的RS485总线接口电路。所述信号处理器是将接收的待校表的叶轮原始圈数计数信号进行信号平稳性判断处理，并获取产生平稳信号的待校表的信号时间差、周期T。所述台体处理器模块包括与所述信号处理模块连接通信的RS485总线接口电路、从待校表的实测走水数据和校表台体的标准走水数据的比对中获取待校表的流量参数的台体处理器、与所述待校表连接通信的M-Bus总线接口电路、上位机显示屏、模拟数据采集模块、台体夹表到位检测模块和电磁阀控制模块；上位机显示屏与台体处理器连接，模拟数据采集模块的输出端与台体处理器连接，用于将采集的模拟数据传至台体处理器，台体夹表到位检测模块的输出端与台体处理器的输入端连接，用于将所述待校表在所述校表台体的安装情况传至台体处理器，电磁阀控制模块的输入端与台体处理器的输入端连接，其输出端与所述走水部件的流量阀门的控制电磁阀连接。所述台体处理器采用工控机。 

一种适应于这种电子式水表校表系统的校表方法，校表方式设定为在小流时采用流量法获取待校表的流量参数，在大流时采用体积法获取待校表的流量参数；该方法包括如下步骤： 

步骤1，将所述待校表安装于所述校表台体，读取待校表的表号，并由人工选定流量测试方向；

步骤2，依据待校表口径的不同，所述台体处理器在上位机显示屏上显示当前校表台体的每只水表所有校正流量点及校表方式，由作业人员选择本次校正流量点，同时调整对应的流量阀门；

步骤3，将校表数据写入台体处理器的对应数据存储区；

步骤4，根据待校表的表号所对应流量测试数据计算该待校表的体积参数；

步骤5，将获得的体积参数返写到对应的待校表存储区的参数档案中；

步骤6，获取待校表的精度误差，若该精度误差符合要求，则跳转至步骤2选择下一个校正流量点；否则，转至步骤4，再对该校表点实施固定次数地校正，若其精度误差仍不满足要求，退出校表，表明该待校表为故障表；

当所有校正流量点下，待校表的精度误差均满足要求，校表完成，退出。

所述步骤1中的流量测试方向包括表计正转流量方向和表计反转流量方向。 所述步骤3校表数据包括待校表表号、流量点、周期、走水量。所述流量参数均能进行验算。所述待校表的所述流量点的校正作业为独立事件；若校正过程中发现有流量问题，随时中断校表。 

本发明采用自动化式的校表方式，弥补了机械式校表方式的不足；计量信号采用电信号，避免了通过纯机械式调节流量的不足。本发明能精确的调节正转和反转水量信息；本发明将叶轮原始圈数计数信号通过外部的信号处理单元处理，避免占用智能表内部的CPU资源，从而使计量数据更加准确；本发明校表时经历两种校表阶段，即在小流时采用流量法校表，在大流量时采用体积法校表。本发明通过总线传输方式，把信号处理模块处理后的待校表实测数据，传输到台体处理器模块，及时快速的与校表台体的标准数据进行比对分析处理，减少误差，提高校表的精度。由此可见，本发明大幅提高了校表的效率和准确度。 

附图说明

图1是本发明的功能框架图。 

图2是本发明的信号处理模块原理示意图。 

图3是本发明的台体处理器模块原理示意图。 

图4 是本发明的小流校表流程示意图。 

图5是本发明的大流校表流程示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明包括待校表、校表台体和信号处理模块；其中校表台体包括走水部件和台体处理器模块。待校表通过其MCU的串口与信号处理模块的TTL总线接口连接，用于将待校表的叶轮原始圈数计数信号以TTL方式传至信号处理模块；信号处理模块的RS485总线接口与台体处理器模块的RS485总线接口连接，用于将处理后的待校表叶轮原始圈数计数信号传至台体处理器模块；台体处理器模块的M-Bus总线接口与待校表的M-Bus总线接口连接，用于将待校表的实测走水数据与校表台体标准走水数据的比对结果反写到待校表中。台体处理器模块与走水部件连接，用于走水部件中流量阀门的控制。 

待校表包括水表基表、MCU和计量采样部件。计量采样部件包括若干磁敏传感器。水表基表包括底座和一个环形磁铁，该环形磁铁安装在水表基表的叶轮转动轴端部。若干磁敏传感器都布置在与环形磁铁相对的底座的一面，位于环形磁铁的垂直正上方，用于将感应的该环形磁铁的磁极变换信息转换为电信号；若干磁敏传感器的输出端均与数据处理部件的输入端连接。环形磁铁可采用两对磁极的多极充磁方式的铁氧体材料的磁铁。磁敏传感器可采用隧道磁电阻传感器。 

待校表将水流量的原始信息以电信号的方式传输给信号处理模块，信号处理模块对该原始的电信号转化为对应的信号时间差及其周期T，以RS485总线的形式传输到台体处理器模块；台体处理器模块将接收到的该待校表的实际走水数据与台体本身的标准走水数据进行比较分析，将分析结果通过总线的形式下发到对应的待校表中，从而实现对待校表的调校。 

如图2所示，信号处理模块即信号的中继器，其包括与待校表连接通信的TTL总线接口、从待校表原始信号中获取其信号时间差和周期T的信号处理器、与台体处理器模块连接通信的RS485总线接口电路和存储器。 

由于信号处理模块靠近待校表端，其信号的接收采用TTL电平的形式。信号处理器首先通过TTL总线接口持续接收来自待校表的叶轮原始圈数计数信号，即读取待校表的基表中隧道磁电阻传感器输出的原始信号数据，然后再对该信号进行捕获处理，转化为相应的具体数值：脉冲的高电平时间、低电平时间、叶轮旋转一圈的周期时间T；接着是根据该信号的高电平匹对与否，对该原始的电信号进行平稳性判断处理，即对该原始的电信号进行初筛，只有产生的平稳信号的待校表才能进入后续校表流程；最后一方面把处理的数据保存到内部存储器中；另一方面将获取产生平稳信号的待校表的信号时间差及其周期T通过RS485总线接口电路传至台体处理器模块。 

校表台体包括走水部件和台体处理器模块。 

走水部件包括控制水流的稳压泵、加压设备等。本发明通过对该电控泵的流量阀门的控制，实现该阀门的自动开与关。稳压泵能确保校表所需的水流信号平稳。 

如图3所示，台体处理器模块包括与信号处理模块连接通信的RS485总线接口、从待校表的实测走水数据以及校表台体的标准走水数据的比对中获取待校表的流量曲线参数的台体处理器、与待校表连接通信的M-Bus总线接口电路、上位机显示屏、模拟数据采集模块、台体夹表到位检测模块和电磁阀控制模块。上位机显示屏与台体处理器连接，模拟数据采集模块的输出端与台体处理器连接，用于将采集的模拟数据传至台体处理器，台体夹表到位检测模块的输出端与台体处理器的输入端连接，用于将待校表在校表台体的安装情况传至台体处理器，电磁阀控制模块的输入端与台体处理器的输入端连接，其输出端与走水部件的流量阀门的控制电磁阀连接。

台体处理器采用工控机。 

具体操作过程为：首先通过台体处理器控制相应的电磁阀将进水阀门打开，并调节出水处的流量大小，检测相应的流量值。然后根据台体处理器设定的走水量值，将实际通过校表台体中水泵称量到的走水量与信号处理模块处理后的信号进行采集，仿真出流量误差曲线，并将处理后的结果通过M-Bus总线的形式返写到待校的表计中，从而实现自动校表。 

本发明根据水流大小的不同选择不同的方法获取表计的流量参数：在小流时采用流量法获取待校表的流量参数，在大流时采用体积法获取待校表的流量参数。 

如图4所示，流量法获取表计的流量参数时包括如下步骤：1，台体处理器准备开始指令；2，信号处理模块启动分析；3，接着信号处理模块停止分析；4，停止水流；5，台体处理器读取信号处理模块的周期时间；6，计算当前校正流量点的平均周期；7，计算当前校正流量点的体积参数；8，生成小流量走水时的流量参数。 

如图5所示，体积法获取表计的流量参数时包括如下步骤：1，台体处理器存储待校表初始相位数；2，信号处理模块启动分析；3，台体处理器读取信号处理模块中初始相位值；4，信号处理模块停止分析；5，信号处理模块存储终止相位数；6，台体处理器读信号处理模块的终止相位值、平均值、方差；7，计算相位数；8，计算当前点的平均周期；9，计算当前校正流量点的体积参数；10，生成大流量走水时的流量参数。 

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。 

校表之初，为确保流量稳定性，对台体处理器进行如下设置：每一台水表的每一流量点的校正作业为独立事件。若校正过程中明显发现有流量问题，可随时中断校表流程。 

实施例一：校表台体上存在基表中有异物的待校表。 

步骤1，将待校表安装于校表台体，读取待校表的表号，并由人工选定流量测试方向为表计正转流量方向。 

步骤2，依据待校表口径的不同，台体处理器在上位机显示屏上显示当前校表台体的每只水表所有校正流量点及校表方式，由作业人员选择本次校正流量点，同时调整对应的流量阀门。 

步骤3，在小流量走水过程中，通过信号处理装置，台体处理器读取待校表的不同周期数时，发现其差异很大，表明叶轮旋转很不稳定，很可能是叶轮处有异物导致。此块待校表停止后续检测。 

实施例二：待校表中存在至少一个故障表。 

步骤1，将待校表安装于校表台体，读取待校表的表号，并由人工选定流量测试方向为表计正转流量方向。 

步骤2，依据待校表口径的不同，台体处理器在上位机显示屏上显示当前校表台体的每只水表所有校正流量点及校表方式。 

此时，为大流量走水过程，选择体积法获取待校表的流量参数。由作业人员选择本次校正流量点，同时调整对应的流量阀门。 

步骤3，将校表数据写入台体处理器的对应数据存储区。校表数据包括待校表表号、流量点、周期、走水量。 

步骤4，根据待校表的表号所对应流量测试数据，采用体积法计算该待校表的体积参数。 

此时，在大流量走水过程中，通过信号处理装置，读取表的不同周期数，换算单位体积的流量时，相邻周期的单位体积流量相差很大，代表此基表本身流量不稳定。此块待校表停止后续检测。 

实施例三：各个待校表均为正常表，且均校表成功。 

步骤1，将待校表安装于校表台体，读取待校表的表号，并由人工选定流量测试方向为表计正转流量方向。 

步骤2，校表台体上的各个待校表均为同一批次，校表继续。 

步骤3，依据待校表口径的不同，台体处理器在上位机显示屏上显示当前校表台体的每只水表所有校正流量点及校表方式。 

此时，在小流量走水过程中，选择流量法获取待校表的流量参数。由作业人员选择本次校正流量点，同时调整对应的流量阀门。 

步骤4，将校表数据写入台体处理器的对应数据存储区。校表数据包括待校表表号、流量点、周期、走水量。 

步骤5，根据待校表的表号所对应流量测试数据，采用流量法计算该待校表的体积参数。 

步骤6，将获得的体积参数返写到对应的待校表的参数档案中。 

步骤7，获取待校表的精度误差，当前该待校表的精度误差符合要求，则转至步骤2选择下一个校正流量点。 

步骤8，切换至下一校正流量点后，此时，在大流量走水过程中，根据待校表的表号所对应流量测试数据，采用体积法计算该待校表的体积参数。 

步骤9，将获得的体积参数返写到对应的待校表的参数档案中。 

步骤10，获取待校表的精度误差，该精度误差符合要求，则跳转至步骤8选择下一个校正流量点； 

步骤11，所有校表点的精度误差均满足要求，校表完成，退出。

步骤12，人工选定流量测试方向为表计反转流量方向。重复步骤2至步骤11，完成反转时各个校正流量点的校正。当所有校正流量点下，待校表的精度误差均满足要求，校表完成，退出。 

本发明的台体处理器可首先读取待校表的批次号，发现存在不同批次的水表，可停止校表。如果重新检查并确定了所有校表台体挂接的待校表均为同一批次，可重新实施校表。 

当所有校正流量点校正完成时，本发明可根据用户权限开通内部验算功能，对各流量参数进行验算。 

本发明采用自动化的校表流程，取代了传统的人工调节机芯流量的校表方法，提高了校表的效率；采用了台体处理器模块自动读数、计算的方式，减少了人为方面的错误，提高了校表的准确性；采用了一体式的水量稳压装置（稳压泵）和台体采样装置（模拟数据采集模块），提高了数据的稳定性。 

Claims (10)

1.一种电子式水表校表系统，包括待校表，其特征在于，该系统还包括信号处理模块和校表台体，校表台体包括走水部件和台体处理器模块；待校表通过其MCU的串口与信号处理模块的TTL总线接口连接，用于将待校表的叶轮原始圈数计数信号以TTL方式传至信号处理模块；信号处理模块的RS485总线接口与台体处理器模块的RS485总线接口连接，用于将处理后的待校表叶轮原始圈数计数信号传至台体处理器模块；台体处理器模块的M-Bus总线接口与待校表的M-Bus总线接口连接，用于将待校表的实测走水数据与校表台体标准走水数据的比对结果反写到待校表中；台体处理器模块与走水部件连接，用于走水部件中流量阀门的控制。

2.根据权利要求1所述的电子式水表校表系统，其特征在于，所述信号处理模块包括与所述待校表连接通信的TTL总线接口、从待校表原始信号中获取其信号时间差和周期T的信号处理器、与所述台体处理器模块连接通信的RS485总线接口电路。

3.根据权利要求2所述的电子式水表校表系统，其特征在于，所述信号处理器是将接收的待校表的叶轮原始圈数计数信号进行信号平稳性判断处理，并获取产生平稳信号的待校表的信号时间差、周期T。

4.根据权利要求1所述的电子式水表校表系统，其特征在于，所述台体处理器模块包括与所述信号处理模块连接通信的RS485总线接口电路、从待校表的实测走水数据和校表台体的标准走水数据的比对中获取待校表的流量参数的台体处理器、与所述待校表连接通信的M-Bus总线接口电路、上位机显示屏、模拟数据采集模块、台体夹表到位检测模块和电磁阀控制模块；上位机显示屏与台体处理器连接，模拟数据采集模块的输出端与台体处理器连接，用于将采集的模拟数据传至台体处理器，台体夹表到位检测模块的输出端与台体处理器的输入端连接，用于将所述待校表在所述校表台体的安装情况传至台体处理器，电磁阀控制模块的输入端与台体处理器的输入端连接，其输出端与所述走水部件的流量阀门的控制电磁阀连接。

5.根据权利要求4所述的电子式水表校表系统，其特征在于，所述台体处理器采用工控机。

6.一种适应于权利要求1所述的电子式水表校表系统的校表方法，其特征在于，校表方式设定为在小流时采用流量法获取待校表的流量参数，在大流时采用体积法获取待校表的流量参数；该方法包括如下步骤：

步骤1，将所述待校表安装于所述校表台体，读取待校表的表号，并由人工选定流量测试方向；

步骤2，依据待校表口径的不同，所述台体处理器在上位机显示屏上显示当前校表台体的每只水表所有校正流量点及校表方式，由作业人员选择本次校正流量点，同时调整对应的流量阀门；

步骤3，将校表数据写入台体处理器的对应数据存储区；

步骤4，根据待校表的表号所对应流量测试数据计算该待校表的体积参数；

步骤5，将获得的体积参数返写到对应的待校表存储区的参数档案中；

步骤6，获取待校表的精度误差，若该精度误差符合要求，则跳转至步骤2选择下一个校正流量点；否则，转至步骤4，再对该校表点实施固定次数地校正，若其精度误差仍不满足要求，退出校表，表明该待校表为故障表；

当所有校正流量点下，待校表的精度误差均满足要求，校表完成，退出。

7.根据权利要求6所述的电子式水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述步骤1中的流量测试方向包括表计正转流量方向和表计反转流量方向。

8.根据权利要求6所述的电子式水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述步骤3校表数据包括待校表表号、流量点、周期、走水量。

9.根据权利要求6所述的电子式水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述流量参数均能进行验算。

10.根据权利要求6所述的电子式水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述待校表的所述流量点的校正作业为独立事件；若校正过程中发现有流量问题，随时中断校表。