CN110345999B - 一种可消除水质引起数据抖动的水表 - Google Patents

一种可消除水质引起数据抖动的水表 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可消除水质引起数据抖动的水表。其消除水质引起数据抖动的方法包括以下步骤：获取振动数据及判断振动是否由水质引起；获取当前时刻及上一时刻各次级线圈对的感应电压差数据并以此计算抖动参考值；根据当前周期长度及抖动参考值等于0的数量计算周期长度修正值。本发明的方法及系统解决了现有线圈感应式水表不能消除水质引起数据抖动的技术问题。

Description

一种可消除水质引起数据抖动的水表
技术领域
本发明属于水表技术领域，特别是涉及一种可消除水质引起数据抖动的水表。
背景技术
目前水表计量多是采用干簧管、霍尔元件、韦根传感器，但由于干黄管固有的机械特性、使用寿命及抗振性受到影响，而霍尔元件是电流太大，也存在低或高流速的频率响应问题；韦根传感器存在磁阻大的缺点，极易吸附住叶轮增加始动流量，且价格昂贵。因此现有远传水表采用无线圈感应的原理将机械表齿轮转动或指针的转动转化为电脉冲信号，例如中国专利CN201810125788.7公开了一种无磁远传水表，专利CN100535603C公开了一种感应式角位传感器，如图1所示，其在水表基表的转动轴(A)上设置半圆形钢片(4a)或部分金属化的圆盘(4)，水表本体玻璃上方(与圆盘平行)设置外部电感线圈以及均匀设置在外部电感线圈内的4个电感线圈(2)，通过检测成对电感线圈的电压差计量水流量。
在工业用水、生活用水领域，当水质情况较差时，会给线圈感应式水表的内部结构造成冲击，导致感应电压数据产生抖动，即非圆金属片振动造成瞬时数据变化停滞及波形周期拉长，从而导致水流量计量错误，给消费者或者供水方带来损失。因此需要一种能够消除水质引起数据抖动的线圈感应式水表方案。为此，提出一种可消除水质引起数据抖动的水表。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有线圈感应式水表不能消除水质引起数据抖动的问题，提出一种可消除水质引起数据抖动的水表。所述数据抖动是指磁感应式水表的非圆金属片振动所致的感应电压差数据变化瞬间停滞，其会导致感应电压差波形周期拉长。
本发明在背景技术中线圈感应式水表的基础上增加振动传感器和数据修正模块。其中，振动传感器用于检测非圆金属片在转动中产生的振动数据，振动数据为偏离位移或偏离角度的任一项；数据修正模块用于判断及消除水表的数据抖动。
在本专利的研发过程中发现，水质对磁感应式水表的影响表现为磁感应式水表的非圆金属片在竖直方向上的位移及在转动方向上的瞬间停滞，因此水质引起的数据抖动体现为感应电压差数据变化出现瞬间停滞，导致波形周期被拉长，从而使得水流量计算出现误差。
本发明的水表消除水质引起数据抖动的方法，包括以下步骤：
水表中部署的振动传感器定时获取非圆金属片的振动数据，用变量s表示；所述振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的位移或角度的任一项；
比较振动数据s与事先设置的水质冲击阈值范围S0和S1，若S0<s≤S1，则判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起；若s>S1，则判定此时水表非圆金属片振动不是水质引起，而是由外部撞击导致，结束；否则判定此时水表振动忽略不计，结束；
次级线圈对的数量记为N，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据，用变量vij表示，其中i是次级线圈对的编号，1≤i≤N，j表示当前时刻的采样序号；
获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差vi(j-1)，根据当前时刻及前一时刻各次级线圈对的感应电压差vij和vi(j-1)计算抖动参考值，用变量x表示；所述抖动参考值
Figure BDA0002141326840000021
其中k是事先设置的计算系数；
根据感应电压差波形计算当前周期长度值，记为p；
获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量，用变量m表示；
根据当前周期长度值p及等于0的抖动参考值的数量m计算周期长度修正值，记为t。所述周期长度修正值t＝p-m·T0，其中T0是指事先设置的采样时间间隔且其值小于非圆金属片的转动半圈所用的时间，或所述周期长度修正值
Figure BDA0002141326840000031
其中g是事先设置的计算系数。
本发明的一种线圈感应式水表，包括：
水表本体；
一个或多个处理器；
可读存储介质；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在可读存储介质中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行上述方法。
本发明的方法具有的优点是：
(1)通过振动传感器检测非圆金属片偏离初始位置的位移或角度，易于判断水表振动是否因水质不良所致，降低计算的复杂度。
(2)由于非圆金属片不受干扰时各次级线圈对每个时刻的电压差数据都不相同，所以通过判断不同次级线圈对相邻时刻电压差数据是否完全一致，可以有效确定是否出现数据抖动。
(3)通过修正数据抖动对周期长度值的影响，可以有效消除因水质不良所致的水流量计算误差。
附图说明
图1是背景技术中线圈感应式水表结构图；
图2是本发明实施例的水表消除水质引起数据抖动的方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
本发明采用背景技术中描述的线圈感应式水表，包括本体、安装在表盘内与表盘内的指针同轴转动的非圆金属片(优选固定圆心角在80°-100°或260°-280°的扇形金属片)和位于非圆金属片正上方的计量模块；所述计量模块包括单片机和与单片机电连接的用于脉冲信号收发的电感线圈以及用于检测感应电压差的电路；所述电感线圈包括用于脉冲信号发射的外圈输出线圈和用于脉冲信号接收的多对次级线圈；单片机根据每个采样时刻每对次级线圈的感应电压差数据计算水流量。
在此基础上增加振动传感器和数据修正模块。其中，振动传感器用于检测非圆金属片在转动中产生的振动数据，振动数据为偏离位移或偏离角度的任一项(本实施例中振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的角度)；数据修正模块用于判断及消除水表的数据抖动。
水质对磁感应式水表的影响表现为磁感应式水表的非圆金属片在竖直方向上的位移及在转动方向上的瞬间停滞，因此感应电压差数据会出现瞬间停滞，导致波形周期被拉长，从而使得水流量计算出现误差。
本实施例一，非圆金属片为90°的金属片，4个次级线圈分为两对相互串联且反相连接。
本实施例的水表消除水质引起数据抖动的方法，包括以下步骤：
S01、水表中部署的振动传感器定时获取非圆金属片的振动数据，用变量s表示；所述振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的位移或角度的任一项。本实施例中，某时刻水表中部署的振动传感器获取非圆金属片的振动数据s＝1°。
S02、比较振动数据s与事先设置的水质冲击阈值范围S0和S1，若S0<s≤S1，则判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起；若s>S1，则判定此时水表非圆金属片振动不是水质引起，而是由外部撞击导致，结束；否则判定此时水表振动忽略不计，结束。本实施例中，事先设置的水质冲击阈值范围S0＝0.3°、S1＝1.5°，此时S0<s≤S1，判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起。
S03、次级线圈对的数量记为N，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据，用变量vij表示，其中i是次级线圈对的编号，1≤i≤N，j表示当前时刻的采样序号。本实施例中，次级线圈的对数N＝2，两对次级线圈分别编号为1、2，当前时刻的采样序号j＝3，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据v13＝7毫伏，v23＝10毫伏。
S04、获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差vi(j-1)，根据当前时刻及前一时刻各次级线圈对的感应电压差vij和vi(j-1)计算抖动参考值，用变量x表示；所述抖动参考值
Figure BDA0002141326840000051
其中k是事先设置的计算系数。本实施例中，获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差v12＝7毫伏，v22＝10毫伏，事先设置的计算系数k＝1，计算抖动参考值
Figure BDA0002141326840000052
Figure BDA0002141326840000053
S05、根据感应电压差波形计算当前周期长度值，记为p。本实施例中，统计得到感应电压差波形，根据感应电压差波形图计算当前周期长度值，记为p＝1.1秒。
S06、获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量，用变量m表示。本实施例中，获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量m＝3。
S07、根据当前周期长度值p及等于0的抖动参考值的数量m计算周期长度修正值，记为t；所述周期长度修正值t＝p-m·T0，其中T0是指事先设置的采样时间间隔且其值小于非圆金属片的转动半圈所用的时间，或所述周期长度修正值
Figure BDA0002141326840000061
其中g是事先设置的计算系数。本实施例中，事先设置的采样间隔T0＝0.1秒，计算周期长度修正值t＝p-m·T0＝1.1-3×0.1＝0.8秒，即将当前周期长度值修正至0.8秒以消除数据抖动对周期长度的影响。
本实施例的水表消除水质引起数据抖动的方法流程图，如图2所示。
本实施例二，非圆金属片为90°的金属片，4个次级线圈分为两对相互串联且反相连接。
本实施例的水表消除水质引起数据抖动的方法，包括以下步骤：
S01、水表中部署的振动传感器定时获取非圆金属片的振动数据，用变量s表示；所述振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的位移或角度的任一项。本实施例中，某时刻水表中部署的振动传感器获取非圆金属片的振动数据s＝1°。
S02、比较振动数据s与事先设置的水质冲击阈值范围S0和S1，若S0<s≤S1，则判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起；若s>S1，则判定此时水表非圆金属片振动不是水质引起，而是由外部撞击导致，结束；否则判定此时水表振动忽略不计，结束。本实施例中，事先设置的水质冲击阈值范围S0＝0.3°、S1＝1.5°，此时S0<s≤S1，判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起。
S03、次级线圈对的数量记为N，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据，用变量vij表示，其中i是次级线圈对的编号，1≤i≤N，j表示当前时刻的采样序号。本实施例中，次级线圈的对数N＝2，两对次级线圈分别编号为1、2，当前时刻的采样序号j＝3，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据v13＝7毫伏，v23＝10毫伏。
S04、获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差vi(j-1)，根据当前时刻及前一时刻各次级线圈对的感应电压差vij和vi(j-1)计算抖动参考值，用变量x表示；所述抖动参考值
Figure BDA0002141326840000071
其中k是事先设置的计算系数。本实施例中，获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差v12＝7毫伏，v22＝10毫伏，事先设置的计算系数k＝1，计算抖动参考值
Figure BDA0002141326840000072
Figure BDA0002141326840000073
S05、根据感应电压差波形计算当前周期长度值，记为p。本实施例中，统计得到感应电压差波形，根据感应电压差波形图计算当前周期长度值，记为p＝1.1秒。
S06、获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量，用变量m表示。本实施例中，获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量m＝3。
S07、根据当前周期长度值p及等于0的抖动参考值的数量m计算周期长度修正值，记为t；所述周期长度修正值t＝p-m·T0，其中T0是指事先设置的采样时间间隔且其值小于非圆金属片的转动半圈所用的时间，或所述周期长度修正值
Figure BDA0002141326840000074
其中g是事先设置的计算系数。本实施例中，事先设置的计算系数g＝2，计算周期长度修正值
Figure BDA0002141326840000075
秒，即将当前周期长度值修正至0.8秒以消除数据抖动对周期长度的影响。
实施例三中，非圆金属片为270°的金属片，6个次级线圈分为三对相互串联且反相连接。
本实施例的水表消除水质引起数据抖动的方法，包括以下步骤：
S01、水表中部署的振动传感器定时获取非圆金属片的振动数据，用变量s表示；所述振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的位移或角度的任一项。本实施例中，某时刻水表中部署的振动传感器获取非圆金属片的振动数据s＝1°。
S02、比较振动数据s与事先设置的水质冲击阈值范围S0和S1，若S0<s≤S1，则判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起；若s>S1，则判定此时水表非圆金属片振动不是水质引起，而是由外部撞击导致，结束；否则判定此时水表振动忽略不计，结束。本实施例中，事先设置的水质冲击阈值范围S0＝0.3°、S1＝1.5°，此时S0<s≤S1，判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起。
S03、次级线圈对的数量记为N，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据，用变量vij表示，其中i是次级线圈对的编号，1≤i≤N，j表示当前时刻的采样序号。本实施例中，次级线圈的对数N＝3，两对次级线圈分别编号为1、2、3，当前时刻的采样序号j＝3，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据v13＝7毫伏，v23＝10毫伏，v33＝5毫伏。
S04、获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差vi(j-1)，根据当前时刻及前一时刻各次级线圈对的感应电压差vij和vi(j-1)计算抖动参考值，用变量x表示；所述抖动参考值
Figure BDA0002141326840000081
其中k是事先设置的计算系数。本实施例中，获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差v12＝7毫伏，v22＝10毫伏，v33＝10毫伏，事先设置的计算系数k＝1，计算抖动参考值
Figure BDA0002141326840000082
Figure BDA0002141326840000083
S05、根据感应电压差波形计算当前周期长度值，记为p。本实施例中，统计得到感应电压差波形，根据感应电压差波形图计算当前周期长度值，记为p＝1.1秒。
S06、获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量，用变量m表示。本实施例中，获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量m＝3。
S07、根据当前周期长度值p及等于0的抖动参考值的数量m计算周期长度修正值，记为t；所述周期长度修正值t＝p-m·T0，其中T0是指事先设置的采样时间间隔且其值小于非圆金属片的转动半圈所用的时间，或所述周期长度修正值
Figure BDA0002141326840000091
其中g是事先设置的计算系数。本实施例中，事先设置的采样间隔T0＝0.1秒，计算周期长度修正值t＝p-m·T0＝1.1-3×0.1＝0.8秒，即将当前周期长度值修正至0.8秒以消除数据抖动对周期长度的影响。
本发明实施例的一种线圈感应式水表，包括：
水表本体；
一个或多个处理器；
可读存储介质；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在可读存储介质中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行实施例一或实施例二或实施例三所述的方法。
当然，本技术领域中的普通技术用户应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水表消除水质引起数据抖动的方法，其特征在于包括以下步骤：
水表中部署的振动传感器定时获取非圆金属片的振动数据，用变量s表示；所述振动数据是指非圆金属片偏离初始位置的位移或角度的任一项；
比较振动数据s与事先设置的水质冲击阈值范围S0和S1，若S0<s≤S1，则判定此时水表非圆金属片振动是由水质引起；若s>S1，则判定此时水表非圆金属片振动不是水质引起，而是由外部撞击导致，结束；否则判定此时水表振动忽略不计，结束；
次级线圈对的数量记为N，获取当前时刻各次级线圈对的感应电压差数据，用变量vij表示，其中i是次级线圈对的编号，1≤i≤N，j表示当前时刻的采样序号；
获取前一时刻各次级线圈对的感应电压差vi(j-1)，根据当前时刻及前一时刻各次级线圈对的感应电压差vij和vi(j-1)计算抖动参考值，用变量x表示；所述数据抖动是指磁感应式水表的非圆金属片振动所致的感应电压差数据变化瞬间停滞；
根据感应电压差波形计算当前周期长度值，记为p；
获取该周期内所有采样时刻的抖动参考值，统计等于0的抖动参考值的数量，用变量m表示；
根据当前周期长度值p及等于0的抖动参考值的数量m计算周期长度修正值，记为t。
2.根据权利要求1所述的水表消除水质引起数据抖动的方法，其特征在于，所述抖动参考值
Figure FDA0002525295730000011
其中k是事先设置的计算系数。
3.根据权利要求1所述的水表消除水质引起数据抖动的方法，其特征在于，所述周期长度修正值t＝p-m·T0，其中T0是指事先设置的采样时间间隔且其值小于非圆金属片的转动半圈所用的时间。
4.根据权利要求1所述的水表消除水质引起数据抖动的方法，其特征在于，所述周期长度修正值
Figure FDA0002525295730000021
其中g是事先设置的计算系数。
5.一种线圈感应式水表，包括：
水表本体；
一个或多个处理器；
可读存储介质；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在可读存储介质中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-4所述的方法。
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