CN107976234A - 一种水表校表系统及其校表方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水表校表系统及其校表方法，本发明一种水表校表系统，包括供水单元、被测表单元、开关控制单元、开关信号传感单元、称量单元、主控单元、温度测量单元和水量测量单元，用于进行自动校表，提高校表效率，降低劳动强度，避免人工校表存在的人为误差，保证校表的工作质量；另外，本发明一种水表校表系统的校表方法，实现了自动校表，节省人力，降低了成本。

Description

一种水表校表系统及其校表方法

技术领域

本发明涉及水表领域，尤其是一种水表校表系统及其校表方法。

背景技术

目前，大多数水表校验台是非自动的，由计量人员手动操作完成，夹装水表、打开手动阀门并调节水流量、关闭阀门、抄读水表的读数、读取标准容器内的读数、计算误差等工作，人工校表的问题是劳动强度大、工作效率低、存在人为误差等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种水表校表系统及其校表方法，用于进行自动水表校准，以提高校表效率。

本发明所采用的技术方案是：一种水表校表系统，包括供水单元、被测表单元、开关控制单元、开关信号传感单元、称量单元、主控单元、温度测量单元和水量测量单元；所述供水单元与被测表单元连通，所述被测表单元与称量单元连通，所述供水单元、被测表单元、称量单元构成一个校表水回路；所述开关控制单元设置于所述校表水回路上用于控制所述校表水回路是否连通，所述开关信号传感单元用于测量所述校表水回路是否连通，所述水量测量单元用于测量被测表单元的水流量，所述称量单元用于称量校表时流过被测表单元的水的重量；所述开关信号传感单元的输出端与主控单元的输入端、水量测量单元的输入端连接，所述水量测量单元的输出端与主控单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与开关控制单元的输入端连接，所述温度测量单元用于测量所述校表水回路中的水的温度，所述温度测量单元的输出端与主控单元的输入端连接。

进一步地，所述水表校表系统还包括压力测量单元，所述压力测量单元用于测量所述校表水回路的压力，所述压力测量单元的输出端与主控单元的输入端连接。

进一步地，所述供水单元包括储水池、水泵和稳压罐，所述储水池与水泵连通，所述水泵与稳压罐连通，所述稳压罐与被测表单元连通。

进一步地，所述被测表单元包括被测表子单元和口径单元，所述供水单元与被测表子单元连通，所述被测表子单元包括至少一个被测水表，所述口径单元包括至少一个口径支路，所述口径支路包括支路控制阀、校表管段和流量表，所述被测表子单元与校表管段连通，所述支路控制阀用于控制被测表子单元与校表管段是否连通，所述流量表用于测量流过校表管段的水的流量。

进一步地，所述称量单元包括称量水箱和电子秤，所述被测表单元与称量水箱连通，所述电子秤用于测量称量水箱的重量。

进一步地，所述水量测量单元包括光电探头和流量采集器，所述光电探头的输出端与流量采集器的输入端连接。

进一步地，所述开关信号传感单元为位置传感器，用于测量所述开关控制单元的开关状态以判断所述校表水回路是否连通。

本发明所采用的另一技术方案是：一种应用于所述的水表校表系统的校表方法，包括以下步骤：

获取校表操作误差；

获取被测水表的水流量测量值、称量值以及水的温度值，所述称量值为流过被测水表的水的质量；

根据所述称量值和温度值获取水流量称量值；

根据所述操作误差和所述水流量称量值获取校表水量值；

根据所述水流量测量值和所述校表水量值获取被测水表的误差。

进一步地，所述获取校表操作误差的方法为：

预先获取两次校表的水流量测量值和水流量称量值，进而获取所述操作误差。

进一步地，所述水流量测量值的计算方法为：

获取流量信号个数n；

根据所述流量信号个数获取水流量测量值Vs，计算公式为Vs＝n/(2*A)，其中，A为轮齿个数/升，即流过一升水始动轮转过的轮齿个数。

本发明的有益效果是：

本发明一种水表校表系统，包括供水单元、被测表单元、开关控制单元、开关信号传感单元、称量单元、主控单元、温度测量单元和水量测量单元，用于进行自动校表，提高校表效率，降低劳动强度，避免人工校表存在的人为误差，保证校表的工作质量；另外，本发明一种水表校表系统的校表方法，实现了自动校表，节省人力，降低了成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种水表校表系统的一具体实施例示意图；

图2是本发明一种水表校表系统的一具体实施例结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种水表校表系统，包括供水单元、被测表单元、开关控制单元、开关信号传感单元、称量单元、主控单元、温度测量单元和水量测量单元；供水单元与被测表单元连通，被测表单元与称量单元连通，供水单元、被测表单元、称量单元构成一个校表水回路；开关控制单元设置于校表水回路上用于控制校表水回路是否连通，开关信号传感单元用于测量校表水回路是否连通，水量测量单元用于测量被测表单元的水流量，称量单元用于称量校表时流过被测表单元的水的重量；开关信号传感单元的输出端与主控单元的输入端、水量测量单元的输入端连接，水量测量单元的输出端与主控单元的输入端连接，主控单元的输出端与开关控制单元的输入端连接，温度测量单元用于测量校表水回路中的水的温度，温度测量单元的输出端与主控单元的输入端连接。

本发明用于进行自动校表，实现水表测试自动化，无需人工逐一测试，提高校表效率，降低劳动强度，极大的缩减了测试的时间周期，节省人力，降低成本；实现全程自动化测试，测试过程中，无需人工干预，保证数据完整性，减少人的因素产生的误差，保证校表的工作质量，提升产品质量。

作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，图1是本发明一种水表校表系统的一具体实施例示意图，图2是本发明一种水表校表系统的一具体实施例结构示意图；本实施例中，主控单元包括集控器和微机，以微机为上位机，集控器为下位机，完成信息采集、数据处理、自动校准、控制输出、报表打印等功能，实现自动校表。水量测量单元的输出端、温度测量单元的输出端、开关控制单元的输出端与集控器的输入端连接，集控器的输出端、称量单元的输出端与微机的输入端(即RS-232接口)连接。供水单元包括储水池、水泵(未示出)和稳压罐，储水池与水泵通过第一管道连通，第一管道上设置有第一手动控制阀SV1、单通阀B1、第二手动控制阀SV2和第三手动控制阀SV3，还包括设置于第二手动控制阀与储水池之间的第二管道和设置于第二管道上的第四手动控制阀SV4，手动控制阀用于人工控制管道的通断；水泵与稳压罐连通，稳压罐与被测表单元连通，稳压罐上设置有压力阀AV。进一步地，水表校表系统还包括压力测量单元，压力测量单元用于测量校表水回路的压力，压力测量单元的输出端通过集控器与主控单元的输入端(即RS-232接口)连接，具体地，压力测量单元为压力传感器，具体地，采用压力变送器来实现，用于测量稳压罐罐内的压力。其中，水泵由变频器控制，向稳压罐供水，并保持罐压恒定，水泵额定流量10m3/h,额定压力0.6MPa；使用变频器可自动稳定罐压，同时可达节能目的。罐的容积为1m3，最大工作压力0.8MPa，通常保持压力为0.6Mpa；罐内压力由压力变送器检测，压力变送器精度0.5％。另外，校表系统还设置有与储水池连通的排水管道，排水管道上设置有第五手动控制阀。

作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，被测表单元包括被测表子单元和口径单元，供水单元与被测表子单元通过第三管道连通，第三管道上设置有第六手动控制阀SV6和第七手动控制阀SV7；另外，温度测量单元为温度传感器，温度传感器T1设置在第三管道上，温度传感器采用Pt1000铂电阻温度变送器检测水温；被测表子单元包括至少一个被测水表，本实施例中，被测表子单元包括串联的8个被测水表，如图1中的表1-表8；被测表子单元与口径单元之间通过第四管道连通，第四管道上设置有第八手动控制阀SV8；口径单元包括至少一个口径支路，本实施例中，口径单元包括并联的3个口径支路，每个口径支路包括支路控制阀(支路控制阀包括手动调节阀和气动阀，所述手动调节阀包括第一手动调节阀VR1、第二手动调节阀VR2和第三手动调节阀VR3，所述气动阀包括第一气动阀CV1、第二气动阀CV2和第三气动阀CV3)、校表管段(校表管段DN15、校表管段DN20和校表管段DN25，不同的校表管段的管径，即口径不同)和流量表(未示出)，被测表子单元与校表管段连通，手动调节阀用于手动调节校表管段的流量，气动阀用于控制口径单元的通断，即控制被测表子单元与校表管段是否连通；一个流量表用于测量流过一个校表管段的水的流量并显示水流量大小。进一步地，水量测量单元包括光电探头和流量采集器，光电探头的输出端与流量采集器的输入端连接。水量测量单元用于测量每个被测水表的水流量。流量采集器和集控器之间通过C-MBUS总线通信，集控器设有一个串行通信口以和微机通过RS-232接口通信。流量采集器连接光电探头并接收光电探头发来的流量信号个数，并显示出来，根据上位机的指令，把每次采集的流量信号个数传输到微机，用于信息的加工处理。具体地，光电探头对准被测水表的始动轮(多齿的那个转轮)，每一齿转过光电探头时，光电探头发出一个脉冲信号，每个脉冲信号有1个上升沿和1个下降沿，流量采集器收到上升沿或下降沿记做1个流量信号；转过3个轮齿采集器即可收到6个流量信号，1个流量信号代表一定的水流量。

进一步地，参考图1和图2，称量单元包括称量水箱和电子秤，被测表单元与称量水箱连通，电子秤用于测量称量水箱的重量，电子秤通过RS-232接口与微机实现数据通信。另外，开关控制单元与供水单元连通，使得校表系统形成一个循环，具体地，开关控制单元为第四气动阀CV4，第四气动阀CV4为三通阀，用于控制被测表单元与称量单元、被测表单元与供水单元的连通与否；开关信号传感单元为位置传感器，用于测量开关控制单元的开关状态以判断校表水回路是否连通，具体地，开关信号传感单元包括第一位置传感器和第二位置传感器2个位置传感器，分别用于检测被测表单元与称量单元、被测表单元与供水单元是否连通，当被测表单元与称量单元连通时，第一位置传感器发出高电平信号至流量采集器和集控器，表示校表开始(即校表系统处于工作状态)；同理，当被测表单元与供水单元连通时，第二位置传感器发出高电平信号至流量采集器和集控器，表示校表停止(或者未启动，也即校表系统处于非工作状态)。另外，称量单元与供水单元连通，具体地，称量单元的称量水箱通过第五管道与供水单元的储水池连通，第五管道上设置有第五气动阀CV5，本发明中，气动阀由主控单元即微机控制。最后，参考图1，被测水表的水也可以直接通过管道流回储水池，管道上也设置有手动控制阀用于控制管道的连通与否。

参考图2，校表系统还包括条码读取单元，用于读取被测水表的条码信息，便于记录和方便查阅校表数据，条码读取单元通过RS-232接口与微机通信，将扫描的条码信息送入微机中处理。

基于上述的水表校表系统，本发明还提供一种水表校表系统的校表方法，包括以下步骤：

获取校表操作误差⊿V；

获取被测水表的水流量测量值Vs、称量值以及水的温度值，称量值为流过被测水表的水的质量；

根据称量值和温度值获取水流量称量值Vc；

根据操作误差⊿V和水流量称量值Vc获取校表水量值V，V＝Vc-⊿V；

根据水流量测量值Vs和校表水量值V获取被测水表的误差σ，

σ＝(Vs–V)/V×100％。

本发明一种水表校表系统的校表方法，实现了自动校表，节省人力，降低了成本。

作为技术方案的进一步改进，获取校表操作误差的方法为：

预先获取两次校表的水流量测量值和水流量称量值，进而获取操作误差。

每种口径的水表的每个流量点都要进行2次测试，以求取操作误差⊿V，进而修正测到的水量值，得到准确的校表水量的值V。具体地获取方法如下：

参考图1，首先，启动水泵，使稳压罐内的压力稳定在0.6MPa，工作台上装好被测水表，打开第七手动控制阀SV7、第八手动控制阀SV8，使被测水表处于待校状态。

以校表管段DN15为例，其三个流量点最小流量、分界流量、常用流量分别为31L/h、125L/h、2500L/h。不同校表管段不同流量点的流量值不同。最小流量点的校表操作误差的过程如下，一个流量点需进行两次测试：第一次测试，微机使光电探头置位，准备开始工作；启动第四气动阀CV4，使校表系统处于非工作状态，水流向储水池，延迟3s后，关闭第五气动阀CV5；开启第一气动阀CV1；然后调节第一手动调节阀VR1，观察对应校表管段DN15的流量表，使水流量达到31L/h；开启第一气动阀CV1后延迟10s，启动第四气动阀CV4使校表系统处于工作状态，使水流向称量水箱，同时第一位置传感器向各流量采集器及集控器发出位置信号，流量采集器开始采集流量信号个数并实时显示在流量采集器的显示屏上；集控器也采集流量信号个数，当流量信号个数n等于预设的值Nx时，控制第四气动阀CV4使校表系统处于非工作状态，这时第二位置传感器发出信号给集控器和各流量采集器，各流量采集器停止采集信号，同时关闭第一气动阀CV1；延迟5S后微机读取各流量采集器的数据、电子秤的称量值、温度值、压力值；关闭第一气动阀CV1 10s后，打开第五气动阀CV5，使称量水箱内的水放掉。

本发明的校表系统中，有8个流量采集器，本实施例中，以第一个流量采集器的数值来计算校表操作误差，其值记为ns1，则测量值Vs1＝ns1/(2*A)，A为轮齿个数/升；由称量值和温度值计算得到的体积值记为Vc1(把称量的水的质量换算为相应温度下的水的体积量)，操作误差记为⊿V，Vc1＝Vs1(1+σ)+⊿V。

第二次测试，微机控制第一气动阀CV1开启；开启第一气动阀CV1后延迟5s，启动第四气动阀CV4，使水流向称量容器；同时第一位置传感器向集控器和各流量采集器发出信号，流量采集器开始采集流量信号并实时显示在显示屏上，集控器也采集流量信号个数，当流量信号个数n等于预设的值Nx时，控制第四气动阀CV4使得校表系统处于非工作状态，这时第二位置传感器发出信号给集控器和各流量采集器，各流量采集器停止采集信号，同时关闭第一气动阀CV1；延迟5S后微机读取各流量采集器的数据、称量值、温度值、压力值，并将其送入微机；关闭第一气动阀CV1 6s后，打开第五气动阀CV5，使称量水箱内的水放掉。

同理，以第一个流量采集器的数值来计算，其值记为ns2，则测量值Vs2＝ns2/(2*A)，A为轮齿个数/升；由称量值和温度值计算得到的体积值记为Vc2，操作误差记为⊿V，Vc2＝Vs2(1+σ)+⊿V。

则操作误差⊿V由下列两式求出:

Vc1＝Vs1(1+σ)+⊿V；

Vc2＝Vs2(1+σ)+⊿V；

其中，σ为水表的误差，是一个常数。至此，求出了最小流量点的操作误差⊿V，最小流量点的校准操作结束。其它各流量点的校准操作可以此为例。

求出了最小流量点的操作误差⊿V，那么，流过水表的校表水量则为V＝Vc-⊿V,Vc为由称量值和温度值计算得到的体积值。根据水流量测量值Vs和校表水量值V获取被测水表的误差σ，σ＝(Vs–V)/V×100％。

下面，具体说明校表的过程：

首先，启动水泵，使稳压罐内的压力稳定在0.6MPa，工作台上装好被测水表，打开第七手动阀SV7、第八手动阀SV8，使被测水表处于待校状态。以校表管段DN15为例，其最小流量、分界流量、常用流量分别为31L/h、125L/h、2500L/h。最小流量点的自动校表过程如下，微机使探头置位，准备开始工作；启动第四气动阀CV4，使校表系统处于非工作状态，水流向储水池，延迟3s后，关闭第五气动阀CV5；开启第三气动阀CV3；开启第三气动阀CV3后延迟5s，启动第四气动阀CV4使校表系统处于工作状态，使水流向称量水箱，第一位置传感器向集控器和各流量采集器发出信号，流量采集器开始采集流量信号并实时显示在显示屏上，集控器也采集流量信号个数，当流量信号个数n等于预设的值Nx时，控制第四气动阀CV4使校表系统处于非工作状态，这时第二位置传感器发出信号给集控器和各流量采集器，各流量采集器停止采集信号，同时关闭第三气动阀CV3；延迟5S后微机读取各流量采集器的数据、电子秤的称量值、温度值、压力值；关闭第三气动阀CV3 10s后，打开第五气动阀CV5，使称量水箱内的水放掉。设流量采集器得到的8只被校水表的数值分别为ns1、ns2、…、ns8,则由流量采集器得到的水表流量值Vsx，这里叫测量值，为Vsx＝nsx/(2*A)，流过水表的校表水量为V＝Vc-⊿V，V简称校表水量值，Vc为由称量值和温度值计算得到的体积值，简称水流量称量值，⊿V为校准时得到的设备操作误差；则8只被校水表的误差分别为σ1、σ2、…、σ8,即

σ1＝(Vs1–V)/V×100％；

……

σ8＝(Vs8–V)/V×100％。

另外，设置误差比较范围以进行被测水表是否合格的判定；其中，最小流量点的误差不超过第一预设误差值的±5％为合格；分界流量点的误差不超过第二预设误差值±2％为合格；常用流量点的误差不超过第三预设误差值±2％为合格。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种水表校表系统，其特征在于，包括供水单元、被测表单元、开关控制单元、开关信号传感单元、称量单元、主控单元、温度测量单元和水量测量单元；所述供水单元与被测表单元连通，所述被测表单元与称量单元连通，所述供水单元、被测表单元、称量单元构成一个校表水回路；所述开关控制单元设置于所述校表水回路上用于控制所述校表水回路是否连通，所述开关信号传感单元用于测量所述校表水回路是否连通，所述水量测量单元用于测量被测表单元的水流量，所述称量单元用于称量校表时流过被测表单元的水的重量；所述开关信号传感单元的输出端与主控单元的输入端、水量测量单元的输入端连接，所述水量测量单元的输出端与主控单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与开关控制单元的输入端连接，所述温度测量单元用于测量所述校表水回路中的水的温度，所述温度测量单元的输出端与主控单元的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的水表校表系统，其特征在于，所述水表校表系统还包括压力测量单元，所述压力测量单元用于测量所述校表水回路的压力，所述压力测量单元的输出端与主控单元的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的水表校表系统，其特征在于，所述供水单元包括储水池、水泵和稳压罐，所述储水池与水泵连通，所述水泵与稳压罐连通，所述稳压罐与被测表单元连通。

4.根据权利要求1所述的水表校表系统，其特征在于，所述被测表单元包括被测表子单元和口径单元，所述供水单元与被测表子单元连通，所述被测表子单元包括至少一个被测水表，所述口径单元包括至少一个口径支路，所述口径支路包括支路控制阀、校表管段和流量表，所述被测表子单元与校表管段连通，所述支路控制阀用于控制被测表子单元与校表管段是否连通，所述流量表用于测量流过校表管段的水的流量。

5.根据权利要求1所述的水表校表系统，其特征在于，所述称量单元包括称量水箱和电子秤，所述被测表单元与称量水箱连通，所述电子秤用于测量称量水箱的重量。

6.根据权利要求1至5任一项所述的水表校表系统，其特征在于，所述水量测量单元包括光电探头和流量采集器，所述光电探头的输出端与流量采集器的输入端连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的水表校表系统，其特征在于，所述开关信号传感单元为位置传感器，用于测量所述开关控制单元的开关状态以判断所述校表水回路是否连通。

8.一种应用于权利要求1至7任一项所述的水表校表系统的校表方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取校表操作误差；

获取被测水表的水流量测量值、称量值以及水的温度值，所述称量值为流过被测水表的水的质量；

根据所述称量值和温度值获取水流量称量值；

根据所述操作误差和所述水流量称量值获取校表水量值；

根据所述水流量测量值和所述校表水量值获取被测水表的误差。

9.根据权利要求8所述的水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述获取校表操作误差的方法为：

预先获取两次校表的水流量测量值和水流量称量值，进而获取所述操作误差。

10.根据权利要求8或9所述的水表校表系统的校表方法，其特征在于，所述水流量测量值的计算方法为：

获取流量信号个数n；

根据所述流量信号个数获取水流量测量值Vs，计算公式为Vs＝n/(2*A)，其中，A为轮齿个数/升，即流过一升水始动轮转过的轮齿个数。