CN110836699B - 适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表及补偿方法，解决现有温压补偿皮膜表不适用于高海波地区、泄露报警器存在无法正常工作隐患的问题。该皮膜表包括燃气表壳，设在燃气表壳内的阀门、控制单元、通信模块、采集单元；采集单元包括绝压传感器、计数传感器、温度传感器及大气压传感器；绝压传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力；计数传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的数据计量；温度传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的温度；大气压传感器用于采集燃气表壳外大气压力；控制单元用于对采集的数据进行处理，并通过网通信模块发送至系统平台；控制单元包括存储器，其上存储有用于处理采集数据的计算机程序。

Description

适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表及补偿方法

技术领域

本发明属于燃气仪表技术，具体涉及一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表及补偿方法。

背景技术

皮膜表中气体的体积对温度、压力的变化均非常敏感，其中，根据压力、体积和温度关系式方程可以得知，以标准状况(20℃、101.325kPa)为基准的条件下，温度和压力的变化均会使气体体积的检测产生误差，为了消除该误差的影响，提高测量精度，需要对皮膜表中气体进行温压补偿。

燃气的计量补偿修正的补偿基准压力和基准温度为：标准大气压101.325kPa，标准温度20℃(293.15K)，计量补偿时采用的工况绝压是当地大气压和输送管道压力之和，因管道压力的不同、调压方式的不同、用气设备的不同等因素决定了表前压力数据不同，现有温压补偿皮膜表通常安装在低海拔地区，工况绝压数据大于101.325kPa，其压力补偿修正效果良好，但是对于高海拔地区，该地区大气压较低，在实际低压计量工作中民用皮膜表的工作压力为2～10kPa，工商业皮膜表的工作压力为3～30kPa，若选用现有温压补偿皮膜表，由于当地本身的大气压力过低，补偿后反而会造成当地燃气公司的亏损。

另外，对于民用或工商业用户在燃气泄漏方面的防范措施主要依靠在表前管道上加装燃气泄漏报警器，泄漏报警器根据环境空间内燃气泄漏量的浓度、安装位置、泄漏报警器探头的寿命等因素，及时、正确的发生作用。但是居民用户家中所安装的泄漏报警器存在超寿命使用、安装位置不正确的安全隐患，也存在因维护不当造成的报警器探头老化、积灰覆盖的现象，导致报警器不能正确的发生作用。

发明内容

为了解决现有温压补偿皮膜表不适用于高海波地区，以及泄露报警器存在超寿命使用、探头老化、积灰，导致报警器不能正常工作的技术问题，本发明提供了一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表及补偿方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表，包括燃气表壳，设置在燃气表壳内的阀门、控制单元及通信模块；其特殊之处在于：还包括采集单元；

所述通信模块为物联网通信模块；所述采集单元包括绝压传感器、计数传感器、温度传感器及大气压传感器；

所述绝压传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi；

所述计数传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V；

所述温度传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的温度t；

所述大气压传感器用于采集燃气表壳外大气压力Pa；

所述控制单元分别与绝压传感器、计数传感器、温度传感器、大气压传感器连接，用于对采集的数据进行处理得到修正后的体积量V0，并通过所述物联网通信模块发送至系统平台；

所述控制单元包括处理器和存储器，处理器上存储有用于处理采集数据的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

1)获取压力差

计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值，获得压力差ΔP，所述ΔP＝Pi-Pa；

2)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤3)；

3)获取标准状态下的体积量

计算标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，所述V0通过以下公式计算：

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K。

进一步地，所述设定的基准压力为燃气公司供气到用户的平均表压力。

进一步地，所述控制单元通过物联网通信模块还将V、Pi、Pa、T、剩余气量、阀门状态发送至系统平台。

同时，本发明提供了一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)采集数据

绝压传感器实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi、计数传感器实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V、温度传感器实时采集燃气表壳内燃气的温度t、大气压传感器采集燃气表壳外大气压力Pa；

2)获取压力差

控制单元计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值ΔP，获得压力差ΔP，所述ΔP＝Pi-Pa；

3)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤4)；

4)获取标准状态下的体积量

控制单元根据绝对压力Pi、数据计量V、温度t、大气压力Pa，获得标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，所述V0通过以下公式计算：

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K；

5)所述控制单元通过物联网通信模块将体积量V0送至系统平台。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明皮膜表通过采集单元采集数据，控制单元对数据进行处理，对燃气表内燃气的体积量进行修正，降低高海拔地区皮膜表在非标准状态下工作产生的计量误差，降低燃气公司供销不平衡的痼疾；本发明温压补偿皮膜表绝对压力和大气压力的差值超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元发送报警信息至系统平台，降低燃气泄漏所带来的安全隐患。

附图说明

图1是本发明适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

如图1所示，一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表，对于高海拔地区皮膜表(含工业)计量的温度、压力补偿方式，并具有对表体前端管道泄漏辅助物联网报警；表体本身燃气泄漏，及表体后端管道泄漏的辅助监测控制功能。该皮膜表包括燃气表壳，设置在燃气表壳内的阀门、控制单元、通信模块、采集单元、电源模块；采集单元包括绝压传感器、计数传感器、温度传感器及大气压传感器，大气压传感器为数字输出的气压传感器，量程为300-1100hPa，精度为±1hPa的气压传感器，直接测量大气压力；绝压传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi；计数传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V；温度传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的温度t；大气压传感器用于采集燃气表壳外大气压力Pa；控制单元分别与绝压传感器、计数传感器、温度传感器、大气压传感器连接，用于对采集单元采集的数据进行处理得到修正后的体积量V0，并通过通信模块发送至系统平台，通信模块为物联网通信模块，用于对燃气表信息数据、报警数据的上报及系统平台对表的远程控制。

本实施例皮膜表还包括电源模块，控制单元中的单片机通过MOS管等开关控制电源模块与绝压传感器、计数传感器、温度传感器、大气压传感器通信模块之间的连接。

控制单元包括处理器和存储器，存储器上存储有用于处理采集数据的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

1)获取压力差

计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值，获得压力差ΔP，ΔP＝Pi-Pa；

2)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤3)；

3)获取标准状态下的体积量

根据绝对压力Pi、数据计量V、温度t、大气压力Pa，计算标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，V0通过以下公式计算：

V0为修正后的值，例如工况计量，干簧管或霍尔器件计量得到0.1m³，通过公式计算出最后的修正值V0为0.112m³，0.112m³就是补偿修正后的值；

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力，依据为燃气公司供气到用户的平均表压力，可参考燃气价格制定时所依据的压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K；

4)控制单元通过物联网通信模块将体积量V0送至系统平台。

本实施中控制单元通过物联网通信模块还将V、Pi、Pa、T、剩余气量、阀门状态等参数发送至系统平台。

同时，本实施例提供了一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿方法，实时采集表内绝对压力、大气压力，计算出压力差1，根据系统平台通过物联网通讯模块下发的基准压力(基准压力的依据为燃气公司供气到用户的平均表压力，可参考燃气价格制定时所依据的表压力)，再次计算出基准压力与压力差1之间的压力差2，在采集到计数传感器的原始计量数据后，将压力差2、采集到的温度代入原始计量数据，参考气体压缩因子，计算出最终的计量数据进行补偿计量。同时，在采集到表内压力、大气压力后，根据燃气泄漏等级量对应的压力预判值来判断是否有燃气泄漏隐患事件乃至燃气泄漏发生事件，若有燃气泄漏立即关闭表内阀门，并通过表内物联网模块，向系统平台上报报警信息，再由系统平台及时通知用户处理。若有燃气泄漏隐患，及时通知用户进行安全检查，具体包括以下步骤：

1)采集数据

绝压传感器实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi、计数传感器实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V、温度传感器实时采集燃气表壳内燃气的温度t、大气压传感器采集燃气表壳外大气压力Pa；

2)获取压力差

控制单元计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值ΔP，获得压力差ΔP，ΔP＝Pi-Pa；

3)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤4)；

4)获取标准状态下的体积量

控制单元根据绝对压力Pi、数据计量V、温度t、大气压力Pa，获得标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，V0通过以下公式计算：

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K；

5)控制单元通过物联网通信模块将体积量V0送至系统平台。

对不同温度、压差进行补偿测算见表1，在燃气公司的系统平台通过表内的物联网模块将燃气公司制定价格时参考的压力作为补偿的基准压力下发到表端，从而温压补偿皮膜表降低在工作状态(非标准状态)下产生的计量误差，降低燃气公司供销不平衡的问题。

表1温度、压差补偿测算表

注：1.上表中随着温度变化、压差(表内气体压力与表外大气压力的差值)的变化对应不同的补偿率；

2.当温度为20℃，工况气压差为0时，补偿率为0，即工况气量等于标况气量。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (3)

1.一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表，包括燃气表壳，设置在燃气表壳内的阀门、控制单元、通信模块；其特征在于：还包括采集单元；

所述通信模块为物联网通信模块；所述采集单元包括绝压传感器、计数传感器、温度传感器及大气压传感器；

所述绝压传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi；

所述计数传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V；

所述温度传感器用于实时采集燃气表壳内燃气的温度t；

所述大气压传感器用于采集燃气表壳外大气压力Pa；

所述控制单元分别与绝压传感器、计数传感器、温度传感器、大气压传感器连接，用于对采集的数据进行处理得到修正后的体积量V0，并通过所述物联网通信模块发送至系统平台；

所述控制单元包括处理器和存储器，存储器上存储有用于处理采集数据的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

1)获取压力差

计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值，获得压力差ΔP，所述ΔP＝Pi-Pa；

2)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤3)；

3)获取标准状态下的体积量

计算标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，所述V0通过以下公式计算：

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力；所述设定的基准压力为燃气公司供气到用户的平均表压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K。

2.根据权利要求1所述适用于高海拔地区的物联网温压补偿皮膜表，其特征在于：所述控制单元通过物联网通信模块还将V、Pi、Pa、T、剩余气量、阀门状态发送至系统平台。

3.一种适用于高海拔地区的物联网温压补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集数据

绝压传感器实时采集燃气表壳内燃气的绝对压力Pi、计数传感器实时采集燃气表壳内燃气的数据计量V、温度传感器实时采集燃气表壳内燃气的温度t、大气压传感器采集燃气表壳外大气压力Pa；

2)获取压力差

控制单元计算绝对压力Pi和大气压力Pa的差值ΔP，获得压力差ΔP，所述ΔP＝Pi-Pa；

3)判断压力差ΔP

若压力差ΔP超过报警阈值时，控制单元关闭阀门；同时，控制单元通过物联网通信模块发送报警信息至系统平台；

若压力差ΔP未超过报警阈值时，执行步骤4)；

4)获取标准状态下的体积量

控制单元根据绝对压力Pi、数据计量V、温度t、大气压力Pa，获得标准状态下燃气表内燃气的体积量V0，所述V0通过以下公式计算：

其中，P0——标准大气压，为101.325kPa；

Ps——设定的基准压力；所述设定的基准压力为燃气公司供气到用户的平均表压力；

T0——标准状态下的绝对温度，为293.15K；

T——被测燃气的绝对温度，为(273.15+t)K；

5)所述控制单元通过物联网通信模块将体积量V0送至系统平台。

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