CN108645457A - 一种基于物联网的智能流量计系统 - Google Patents

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林涛
吴朋
高凤梅
吴天舒
刘睿强
毛朝庆
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的智能流量计系统，解决的是定位方式复杂、成本高的技术问题，通过采用所述智能流量计系统包括至少6个智能流量计和服务器，每个智能流量计连接有混沌通信装置，所有混沌通信装置均连接到同一个服务器；每个智能流量计内置有定位装置，定位装置用于向服务器上传坐标位置信息，并用于向智能流量计系统内的其他定位装置发送测距电波并接收其他定位装置发送的测距电波；所述定位装置内存有定位程序，执行定位程序，完成智能流量计定位的技术方案，较好的解决了该问题，可用于智能流量统计中。

Description

一种基于物联网的智能流量计系统
技术领域
本发明涉及智能流量计领域，具体涉及一种基于物联网的智能流量计系统。
背景技术
智能流量计有智能电磁流量计，智能涡街流量计，智能旋进漩涡气体流量计，金属管浮子流量计等智能型产品。其中智能电磁流量计测量原理是法拉第电磁感应定律，传感器主要组成部分是：测量管、电极、励磁线圈、铁芯与磁轭壳体。它主要用于测量封闭管道中的导电液体和浆液中的体积流量。包括酸、碱、盐等强腐蚀性的液体。该产品广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、食品、制药、造纸等行业以及环保、市政管理，水利建设等领域。
现有的基于物联网的智能流量计系统存在智能流量计定位依赖于外部卫星，受干扰程度高，成本高。因此，提供一种智能流量计位置信息定位简单、成本低、准确度高的基于物联网的智能流量计系统就很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的定位方式复杂、成本高的技术问题。提供一种新的基于物联网的智能流量计系统，该基于物联网的智能流量计系统具有实时定位智能流量计位置信息、成本低的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种基于物联网的智能流量计系统，所述智能流量计系统包括至少6个智能流量计和服务器，每个智能流量计连接有混沌通信装置，所有混沌通信装置均连接到同一个服务器；
每个智能流量计内置有定位装置，定位装置用于向服务器上传坐标位置信息，并用于向智能流量计系统内的其他定位装置发送测距电波并接收其他定位装置发送的测距电波；
所述定位装置内存有定位程序，执行定位程序，完成智能流量计定位。
本发明的工作原理：本发明使用各个定位装置协同定位的方法，不依赖外部定位系统，自我完成和修正位置信息，实现了误差小、简单的多点协同高精度无线测距定位。
上述方案中，为优化，进一步地，所述定位程序包括：
步骤1，预先定义至少5个智能流量计定位装置的坐标位置信息为已知，选定速度已知的测距电波，拟定位的智能流量计定位装置向已知的智能流量计定位装置发出测距电波并接收，并记录来回时延，根据来回时延计算拟定位的智能流量计定位装置与已知的智能流量计定位装置的距离，判断并定义与拟定位的智能流量计定位装置距离最短的坐标位置信息已知的智能流量计定位装置为锚点F，锚点F的实际坐标已知；
步骤2，在其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中任选3个定义为锚点A，锚点B及锚点C；计算锚点A，锚点B及锚点C与拟定位的智能流量计定位装置的距离差方程，得到3个距离差方程；
步骤3，在步骤2中的3个距离差方程中任选2个距离差方程进行联合计算，计算出拟定位的智能流量计定位装置的测量坐标；
步骤4，假设定义锚点F为拟定位的智能流量计定位装置，重复步骤1-步骤3，计算出锚点F的测量坐标；
步骤5，根据步骤1的锚点F的实际坐标与步骤4的锚点F的测量坐标计算锚点F的测距误差；
步骤6，定义锚点F的测距误差作为修正值，使用修正值对拟定位的智能流量计定位装置的测距误差修正拟定位的智能流量计定位装置的测试坐标，得到拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标；
步骤7，将拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标上传给服务器完成智能流量计定位。
进一步地，所述定位程序还包括以下步骤：
步骤5-1，在除锚点F的其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中再任选3个，重复步骤2-步骤5，计算出另一个测距误差；
计算所有测距误差的平均值作为最终测距误差，将最终测距误差作为步骤6的修正值。
进一步地，所述计算锚点F的测距误差包括：
步骤A，利用已知的锚点F实际坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的实际距离；
步骤B，根据锚点F的测量坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的测量距离；
步骤C，根据步骤A与步骤B，计算锚点F与锚点A的测距误差，计算锚点F与锚点B的测距误差，计算锚点F与锚点C的测距误差。
进一步地，所述定位装置包括处理器，与处理器连接的信号发射装置和信号接收装置；所述处理器还连接有内存单元。
本发明的有益效果：本发明通过在智能流量计系统中预先设置5个已知的智能流量计的位置信息，对于其余的位置信息则依靠智能流量计系统内进行协同测试，方法简单；不依赖外部卫星或定位流量，成本低廉；对于测量测距误差的方法，修正了测试值，减小了测量误差，提高了精度；本发明使用5个锚点就可实现对于待测目标的精确定位，简单方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，实施例1中基于物联网的智能流量计系统示意图。
图2，定位程序流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种基于物联网的智能流量计系统，如图1，所述智能流量计系统包括至少6个智能流量计和服务器，每个智能流量计连接有混沌通信装置，所有混沌通信装置均连接到同一个服务器；
每个智能流量计内置有定位装置，定位装置用于向服务器上传坐标位置信息，并用于向智能流量计系统内的其他定位装置发送测距电波并接收其他定位装置发送的测距电波；
所述定位装置内存有定位程序，执行定位程序，完成智能流量计定位。
本发明的工作原理：本发明使用各个定位装置协同定位的方法，不依赖外部定位系统，自我完成和修正位置信息，实现了误差小、简单的多点协同高精度无线测距定位。
其中，所述定位装置包括处理器，与处理器连接的信号发射装置和信号接收装置；所述处理器还连接有内存单元。本实施例所用的服务器，智能流量计除定位装置部分，混沌通信装置均采用现有的技术。
具体地，如图2，所述定位程序包括：
步骤1，预先定义至少5个智能流量计定位装置的坐标位置信息为已知，选定速度已知的测距电波，拟定位的智能流量计定位装置向已知的智能流量计定位装置发出测距电波并接收，并记录来回时延，根据来回时延计算拟定位的智能流量计定位装置与已知的智能流量计定位装置的距离，判断并定义与拟定位的智能流量计定位装置距离最短的坐标位置信息已知的智能流量计定位装置为锚点F，锚点F的实际坐标已知；
步骤2，在其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中任选3个定义为锚点A，锚点B及锚点C；计算锚点A，锚点B及锚点C与拟定位的智能流量计定位装置的距离差方程，得到3个距离差方程；
步骤3，在步骤2中的3个距离差方程中任选2个距离差方程进行联合计算，计算出拟定位的智能流量计定位装置的测量坐标；
步骤4，假设定义锚点F为拟定位的智能流量计定位装置，重复步骤1-步骤3，计算出锚点F的测量坐标；
步骤5，根据步骤1的锚点F的实际坐标与步骤4的锚点F的测量坐标计算锚点F的测距误差；
步骤6，定义锚点F的测距误差作为修正值，使用修正值对拟定位的智能流量计定位装置的测距误差修正拟定位的智能流量计定位装置的测试坐标，得到拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标；
步骤7，将拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标上传给服务器完成智能流量计定位。
为了提高精度，优选地，定位程序还包括以下步骤：
步骤5-1，在除锚点F的其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中再任选3个，重复步骤2-步骤5，计算出另一个测距误差；
计算所有测距误差的平均值作为最终测距误差，将最终测距误差作为步骤6的修正值。
具体地，计算锚点F的测距误差包括：
步骤A，利用已知的锚点F实际坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的实际距离；
步骤B，根据锚点F的测量坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的测量距离；
步骤C，根据步骤A与步骤B，计算锚点F与锚点A的测距误差，计算锚点F与锚点B的测距误差，计算锚点F与锚点C的测距误差。
定位程序的详细算法如下：待测目标的坐标未知，它通过与周围的锚点之间测距，联立求解一组方程，求出自身的坐标(x，y)。
⑴待测目标通过与锚点A、B、C、D之间测距电波一个来回传输的时延τ1、τ2、τ3、τ4，从而求出待测目标与各锚点定之间的距离，
通过待测目标与两个锚点之间的时间差得到一组方程：
其中，τ1，τ2，τ3，τ4是测出来的，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)为已知，因此联立上述三个方程中的任意两个，就能求出坐标(x，y)。而剩余的第三个方程用于去解模糊。
(2)在求出待测目标的坐标(x，y)后，在区域内寻找离待测目标最近的锚点，假设该锚点为F，其坐标为(xF0，yF0)，为求出系统测距误差，我们利用锚点A，B，C对锚点F进行测距定位。假设F点的坐标未知，记为(xF，yF)，利用步骤(1)，得到如下方程：
联立其中的两个方程求解出坐标(xF，yF)。
(3)由于F点的坐标己知，故F点至A、B、C、D点的距离己知，所以A、B、C、D至F点的测距误差分别为：
F点至A，B，C之间的真实距离分别为：
测距的相对误差分别为：
(4)由于F点距离待测目标很近，故认为A，B，C点对F点的测距相对误差，与A，B，C点对待测目标测距的相对误差相同。
因此A，B，C点对待测目标的测距误差近似为：
ΔRAS≈ΔRAF％×RAS，ΔRBS≈ΔRBF％×RBS，ΔRCS≈ΔRCF％×RCS，ΔRDS≈ΔRDF％×RDS，
由于待测目标S坐标已测出(x，y)，故而有：
故而可以求出ΔRAS，ΔRBS，ΔRCS。
(5)将测距误差代入步骤(1)中方程①、②、③得到如下方程。
联立求解方程④、⑤、⑥，便求出更精确的坐标(x0，y0)。
重复前述步骤，最终可以得到接近真实坐标的测试坐标。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种基于物联网的智能流量计系统，其特征在于：所述智能流量计系统包括至少6个智能流量计和服务器，每个智能流量计连接有混沌通信装置，所有混沌通信装置均连接到同一个服务器；
每个智能流量计内置有定位装置，定位装置用于向服务器上传坐标位置信息，并用于向智能流量计系统内的其他定位装置发送测距电波并接收其他定位装置发送的测距电波；
所述定位装置内存有定位程序，执行定位程序，完成智能流量计定位。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能流量计系统，其特征在于：所述定位程序包括：
步骤1，预先定义至少5个智能流量计定位装置的坐标位置信息为已知，选定速度已知的测距电波，拟定位的智能流量计定位装置向已知的智能流量计定位装置发出测距电波并接收，并记录来回时延，根据来回时延计算拟定位的智能流量计定位装置与已知的智能流量计定位装置的距离，判断并定义与拟定位的智能流量计定位装置距离最短的坐标位置信息已知的智能流量计定位装置为锚点F，锚点F的实际坐标已知；
步骤2，在其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中任选3个定义为锚点A，锚点B及锚点C；计算锚点A，锚点B及锚点C与拟定位的智能流量计定位装置的距离差方程，得到3个距离差方程；
步骤3，在步骤2中的3个距离差方程中任选2个距离差方程进行联合计算，计算出拟定位的智能流量计定位装置的测量坐标；
步骤4，假设定义锚点F为拟定位的智能流量计定位装置，重复步骤1-步骤3，计算出锚点F的测量坐标；
步骤5，根据步骤1的锚点F的实际坐标与步骤4的锚点F的测量坐标计算锚点F的测距误差；
步骤6，定义锚点F的测距误差作为修正值，使用修正值对拟定位的智能流量计定位装置的测距误差修正拟定位的智能流量计定位装置的测试坐标，得到拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标；
步骤7，将拟定位的智能流量计定位装置的实际坐标上传给服务器完成智能流量计定位。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能流量计系统，其特征在于：所述定位程序还包括以下步骤：
步骤5-1，在除锚点F的其余坐标位置信息已知的智能流量计定位装置中再任选3个，重复步骤2-步骤5，计算出另一个测距误差；
计算所有测距误差的平均值作为最终测距误差，将最终测距误差作为步骤6的修正值。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的智能流量计系统，其特征在于：所述计算锚点F的测距误差包括：
步骤A，利用已知的锚点F实际坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的实际距离；
步骤B，根据锚点F的测量坐标，分别计算锚点F与锚点A，锚点B，锚点C及锚点D的测量距离；
步骤C，根据步骤A与步骤B，计算锚点F与锚点A的测距误差，计算锚点F与锚点B的测距误差，计算锚点F与锚点C的测距误差。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于物联网的智能流量计系统，其特征在于：所述定位装置包括处理器，与处理器连接的信号发射装置和信号接收装置；所述处理器还连接有内存单元。
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