CN111579007A - 一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计，所述方法包括：获取角位移传感器采集的冲板的最大和最小角度信号，并根据冲板的最大和最小角度信号计算出冲板的最大行程；将冲板的最大行程进行非均匀量化并分成若干段区间，对每段区间进行标定，以得到标定每段区间中流量与角度之间的对应关系的标尺；根据角位移传感器采集的冲板的当前角度，通过每段区间的标尺得出待测物料的瞬时流量；根据瞬时流量计算出累计流量。本发明考虑进了冲板的角度变化，增加了测量精度，而且非均匀量化后的各段区间的物料质量与冲板角度之间的直线逼近了实际过程中物料质量与冲板角度的二次曲线，增加了测量精度，保证了流量的准确测量。

Description

一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计

技术领域

本发明涉及流量监测技术领域，特别涉及一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计。

背景技术

流量的监测和控制在保证生产的稳定和安全、提高企业产能、节约成产成本、保障产品质量等方面有着至关重要的作用。

冲板式流量计是一种用于动态检测连续流动的固体颗粒或粉体物料的流量检测设备。如图1所示，现有的冲板式流量计的测量机理为：当物料从高度为h处，以自由下落方式冲击冲击板时，有冲击力

F1可以分解为一个重力Fp和一个水平分力Fm，其中，

式中，Fm为物料落在冲击板的水平分力；m为物料的质量；g为自由落体加速度；α为落料角；β为冲击板与水平面夹角；h为垂直距离；从公式中可以看出，将α，β，h均视为常数，Fm与流量成正比并且线性，其大小不受被测物料的(如密度、粒度、湿度)等因素变化的影响，但是，物料在下落过程中α，β几乎不可能为常数，该推导过程过于理想化，冲板式流量计的工作流程是物料下落的冲量，对冲击板产生的角度的变化，由于前级输送带的物料料量是非均匀变化的，因此对冲击板产生的角度应是瞬时变化的，同时电机抖动也会对冲击板角度造成很大误差，所以目前的冲板式流量计的流量测量均存在较大误差。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计，可准确的进行流量的测量，减少测量误差。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种流量监测方法，用于冲板式流量计的流量监测，包括如下步骤：

S1、获取角位移传感器采集的冲板的最大和最小角度信号，并根据所述冲板的最大和最小角度信号计算出所述冲板的最大行程；

S2、将所述冲板的最大行程进行非均匀量化并分成若干段区间，对每段区间进行标定，以得到标定每段区间中流量与角度之间的对应关系的标尺；

S3、根据角位移传感器采集的冲板的当前角度，通过每段区间的流量与角度之间的标尺得出待测物料的瞬时流量；

S4、根据所述待测物料的瞬时流量计算出所述待测物料的累计流量。

第二方面，本发明提供了一种流量监测设备，包括处理器和存储器；

所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的流量监测方法中的步骤。

第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的流量监测方法中的步骤。

第四方面，本发明还提供了一种冲板式流量计，用于监测输送机构输出的物料的流量，包括如上所述的流量监测设备，还包括冲板、固定座以及角位移传感器，其中，

所述冲板与所述固定座活动连接并可相对于所述固定座作竖直方向上的转动，所述角位移传感器连接所述冲板并用于采集所述冲板的角度信号，所述流量监测设备与所述角位移传感器电连接。

相较于现有技术，本发明提供的流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计，通过将冲板的最大行程进行非均匀量化，并分割成若干个区间段，通过计算出每个区间段的标尺后，采用所述标尺来计算出物料的瞬时流量，然后再根据瞬时流量来计算出物料的累计流量，不仅考虑进了冲板的角度变化，增加了测量精度，而且非均匀量化后的各段区间的物料质量与冲板角度之间的直线逼近了实际过程中物料质量与冲板角度的二次曲线，增加了测量精度，保证了流量的准确测量。

附图说明

图1为现有的冲板式流量计的流量监测的原理图；

图2为本发明提供的流量监测方法的一较佳实施例的流程图；

图3为本发明提供的流量监测方法中，标定过程的一较佳实施例的流程图；

图4本发明流量监测程序的较佳实施例的运行环境示意图。

具体实施方式

本发明提供一种流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。

请参阅图2，本发明实施例提供的流量监测方法，包括如下步骤：

S1、获取角位移传感器采集的冲板的最大和最小角度信号，并根据所述冲板的最大和最小角度信号计算出所述冲板的最大行程。

本实施例中，为了获取冲板的角位移与所述流量之间的关系，需要获取所述冲板的最大行程，所述冲板的最大行程为所述冲板的最大角度和最小角度的差值，其中，所述冲板的角度指的是所述冲板与水平面之间的夹角。

S2、将所述冲板的最大行程进行非均匀量化并分成若干段区间，对每段区间进行标定，以得到标定每段区间中流量与角度之间的对应关系的标尺。

本实施例中，测量连续物料流量的本质反映是物料的质量，物料在下落过程中由于重力给冲板推力产生角度，得到：

F_推＝m(g-a)；

由于物料在下落过程中加速度a非常小，可忽略不计，所以推力F_推与质量m成正比，得到

力矩：

换算可得，M＝F_推rcosθ，由于

其中J、

是定值故由可以推出：

由于一般冲板的角度θ变化实际上非常小(一般小于5°)，故

因此最后可以推出冲板的角度与物料的流量成线性关系，即

但是由于在实际应用中角加速度

几乎不可能恒定不变，因此物料的质量和冲板的角度并不成线性关系，当考虑角加速度不恒定情况下时可以得到公式：

转动惯量J＝(1/2)*m*(r^2)，

根据上面各公式联立可以推出：

(g-a)sinθ＝a/2，既得：

a＝2g*θ/(2*θ+1)，所以可知物料的加速度与冲板的角度成正比，

而由于物料的质量与物料的加速度成正比，所以可推出物料的质量与冲板的角度的平方成正比，即m＝k*θ^2；

根据以上推到得出物料的质量与冲板的角度成二次关系，在实际应用中由于存在机器震动，直接采用检测角度计算出物料的质量方案误差较大，而将模拟的角度信号转换为数字信号需要很高的线性关系，因此本发明采用多段折线的方式来逼近物料的质量与冲板的角度之间的二次曲线，具体的，对冲板的角度与质量之间的二次曲线进行非均匀量化，即将冲板的最大行程进行了非均匀量化，使冲板的最大行程分成了若干段区间，在每一段区间内物料的质量和冲板的角度成线性关系，进而可以通过多段折线拼接的方式来逼近二次曲线，达到增加测量精度的目的。

具体的，采用13折线法对所述冲板的最大行程进行非均匀量化，举例来说，当冲板的最大行程为π/72时，首先将π/72等分成两段，得到两段长度为π/144的区间(此时分出了两段区间，即π/144～π/72、0～π/144)，然后再将其中一个区间再等分成两段，得到两段长度为π/288的区间(此时总共分出了三段区间，即π/144～π/72、π/288～π/144、0～π/288)，之后再将其中一段长度为π/288的区间再等分为两段(此时总共分出了四段区间，即π/144～π/72、π/288～π/144、π/576～π/288、0～π/576)，依次类推，进而实现了对冲板的最大行程的非均匀量化分段，可以保证各段折线能够逼近二次曲线。

优选的，所述冲板的最大行程被分成4段，结合上述举例来说，采用13折线法将所述冲板的最大行程分成π/144～π/72、π/288～π/144、π/576～π/288、0～π/576四段，每段的斜率均不一样，在得到了此段的斜率后，即可通过冲板的瞬时角度得到物料的瞬时质量。

具体的，请参阅图3，所述步骤S2中，所述对每段区间进行标定的方法具体为：

S21、记录质量已知的预设物料在输入时所述冲板的角位移，并判断出所述冲板的角位移所处的分段区间；

S22、根据所述预设物料的质量以及流完所花的时间计算出所述预设物料的流量；

S23、根据所述冲板的角位移以及所述预设物料的流量计算出所述分段区间的标尺；其中，所述标尺用于标定所述分段区间中流量与角度之间的对应关系；

S24、重复步骤S21至S23，以得到所有的分段区间的标尺。

具体来说，由于预设物料的质量已知，通过预设物料流完的时间可以得出预设物料的流量(即流量＝设置物料/总时间)，所以在知道了冲板的角度时，即可知道预设物料的流量与冲板的角位移之间的关系，此关系即为标尺(标尺＝流量/(当前角度--最小角度))，所以再根据所述冲板的角位移所处的分段区间，将所述标尺对应运用于所述分段区间内，依次类推，可以将所有的分段区间的标尺均标定出来，进而方便后续流量的计算。

具体的，所述待测物料为所述预设物料中的一种，由于不同物料之间由于密度等的因素影响，测定的流量是不同的，而相同物料由于前级输送的速度不同对流量测定也不相同，所以待测物料必须是所述预设物料中的一种，只有将与待测物料相同种类的预设物料进行标定后才能直接进行待测物料的流量计算。

S3、根据角位移传感器采集的冲板的当前角度，通过每段区间的流量与角度之间的标尺得出待测物料的瞬时流量。

具体来说，在得到了各个分段区间的标尺后，进而可以直接通过标尺来得出待测物料的瞬时流量，具体的，所述步骤S3具体包括：

获取角位移传感器采集的冲板的当前角度，根据所述冲板的当前角度判断出所述冲板的当前角位移所处的分段区间，根据判断出的分段区间的标尺得出待测物料的瞬时流量。

S4、根据所述待测物料的瞬时流量计算出所述待测物料的累计流量。

具体的，所述步骤S4具体包括：

将所述待测物料的各个瞬时流量相加得到所述待测物料的累计流量。

本发明通过将冲板的最大行程进行非均匀量化，并分割成若干个区间段，通过计算出每个区间段的标尺后，采用所述标尺来计算出物料的瞬时流量，然后再根据瞬时流量来计算出物料的累计流量，不仅考虑进了冲板的角度变化，增加了测量精度，而且非均匀量化后的各段区间的物料质量与冲板角度之间的直线逼近了实际过程中物料质量与冲板角度的二次曲线，增加了测量精度，保证了流量的准确测量。

如图4所示，基于上述流量监测方法，本发明还相应提供了一种流量监测设备，所述流量监测设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该流量监测设备包括处理器10、存储器20及显示器30。图4仅示出了流量监测设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

所述存储器20在一些实施例中可以是所述流量监测设备的内部存储单元，例如流量监测设备的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述流量监测设备的外部存储设备，例如所述流量监测设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括流量监测设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述流量监测设备的应用软件及各类数据，例如所述安装流量监测设备的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有流量监测程序40，该流量监测程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请各实施例的流量监测方法。

所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述流量监测方法等。

所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述流量监测设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述流量监测设备的部件10-30通过系统总线相互通信。

在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中流量监测程序40时实现如上述实施例所述的流量监测方法中的步骤，由于上文已对流量监测方法进行详细描述，在此不再赘述。

基于上述流量监测方法，本发明还相应的提供一种冲板式流量计，用于监测输送机构输出的物料的流量，包括如上述实施例所述的流量监测设备，还包括冲板、固定座以及角位移传感器，其中，

所述冲板与所述固定座活动连接并可相对于所述固定座作竖直方向上的转动，所述角位移传感器连接所述冲板并用于采集所述冲板的角度信号，所述流量监测设备与所述角位移传感器电连接。

具体的，在进行流量监测时，输送机构上输送来待测物料，然后所述角位移传感器采集冲板的当前角度信号，并将所述冲板的当前角度信号传递给所述流量监测设备，所述流量监测设备判断出冲板的角位移所处的分段区间，根据分段区间的标尺得出物料的瞬时流量，然后在物料流完时，将各个瞬时流量叠加得到物料的累计流量；由于上文已对流量监测方法进行详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的流量监测方法、设备、存储介质及冲板式流量计，通过将冲板的最大行程进行非均匀量化，并分割成若干个区间段，通过计算出每个区间段的标尺后，采用所述标尺来计算出物料的瞬时流量，然后再根据瞬时流量来计算出物料的累计流量，不仅考虑进了冲板的角度变化，增加了测量精度，而且非均匀量化后的各段区间的物料质量与冲板角度之间的直线逼近了实际过程中物料质量与冲板角度的二次曲线，增加了测量精度，保证了流量的准确测量。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种流量监测方法，用于冲板式流量计的流量监测，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取角位移传感器采集的冲板的最大和最小角度信号，并根据所述冲板的最大和最小角度信号计算出所述冲板的最大行程；

S2、将所述冲板的最大行程进行非均匀量化并分成若干段区间，对每段区间进行标定，以得到标定每段区间中流量与角度之间的对应关系的标尺；

S3、根据角位移传感器采集的冲板的当前角度，通过每段区间的流量与角度之间的标尺得出待测物料的瞬时流量；

S4、根据所述待测物料的瞬时流量计算出所述待测物料的累计流量。

2.根据权利要求1所述的流量监测方法，其特征在于，采用13折线法对所述冲板的最大行程进行非均匀量化。

3.根据权利要求2所述的流量监测方法，其特征在于，所述冲板的最大行程被分成4段。

4.根据权利要求3所述的流量监测方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述对每段区间进行标定的方法具体为：

S21、记录质量已知的预设物料在输入时所述冲板的角位移，并判断出所述冲板的角位移所处的分段区间；

S22、根据所述预设物料的质量以及流完所花的时间计算出所述预设物料的流量；

S23、根据所述冲板的角位移以及所述预设物料的流量计算出所述分段区间的标尺；其中，所述标尺用于标定所述分段区间中流量与角度之间的对应关系；

S24、重复步骤S21至S23，以得到所有的分段区间的标尺。

5.根据权利要求4所述的流量监测方法，其特征在于，所述待测物料为所述预设物料中的一种。

6.根据权利要求5所述的流量监测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

获取角位移传感器采集的冲板的当前角度，根据所述冲板的当前角度判断出所述冲板的当前角位移所处的分段区间，根据判断出的分段区间的标尺得出待测物料的瞬时流量。

7.根据权利要求6所述的流量监测方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

将所述待测物料的各个瞬时流量相加得到所述待测物料的累计流量。

8.一种流量监测设备，其特征在于，包括处理器和存储器；

所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7任意一项所述的流量监测方法中的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任意一项所述的流量监测方法中的步骤。

10.一种冲板式流量计，用于监测输送机构输出的物料的流量，其特征在于，包括如权利要求8所述的流量监测设备，还包括冲板、固定座以及角位移传感器，其中，

所述冲板与所述固定座活动连接并可相对于所述固定座作竖直方向上的转动，所述角位移传感器连接所述冲板并用于采集所述冲板的角度信号，所述流量监测设备与所述角位移传感器电连接。

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