CN112747800B - 一种用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表，包括：根据瞬时流量的变化方向和采集时间计算累积预增量；若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当方向为正向时将累积预增量累加至总累积量上计算当前累积量，当方向为逆向时将累积预增量清零；若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将累积预增量清零；若瞬时流量的变化方向产生变化，则将累积预增量清零。根据瞬时流量的变化方向、持续时间与阈值时间之间的关系以及累积预增量与启动最小累积量之间的关系，对瞬时流量进行滤波清零或累加，提升抗扰动能力，成本低实用性强。

Description

一种用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表

技术领域

本申请涉及计量仪表技术领域，尤其涉及一种用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表。

背景技术

近年来，电子式计量的计量仪表，因为其传感器精度极高，所以即便是微小的气体或液体流动也能够被传感器检测。然而在实际的使用的用气管路或用水管路中，管道复杂。

以气道为例，电子式计量仪表所在的气道会因为其他支路气道的气体流动，产生微小气流的干扰，然而这些微小气流会被传感器检测到，平白无故地被计入终端用户的燃气使用量，因此对终端用户来说，就产生了不可接受的的金钱损失。目前业内现有的滤波算法是设定一个启动流量的阈值，当大于这个阈值时才开始计量，若小于这个阈值时，则流量滤为0。这种滤波算法的缺陷有如下几点：(1)由于气道中的扰动流量不可预知，阈值设置太大，合理的小流量用气会被滤除，导致计量仪表计算用气量偏小，燃气公司利益受损；(2)阈值设置太小，不能把气道中的偏大的扰动流量滤除，终端用户利益受损。除了简单的设定阈值，还有其他常用的中位值滤波，平滑滤波等。这些滤波算法虽然有滤除气道中扰动的流量的能力，但是同时带来了一个问题就是正常的流量也会在启动时被滤除。这样日积月累对燃气公司利益损失是巨大的。

综上所述，需要提供一种能够对微小的气体和液体流动进行合理过滤和计量的用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表。

发明内容

为解决以上问题，本申请提出了一种用于计量仪表的流量滤波方法和计量仪表。

第一方面，本申请提出了一种用于计量仪表的流量滤波方法，包括：

根据瞬时流量的变化方向和采集时间，计算累积预增量；

若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、所述累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当所述方向为正向时，将所述累积预增量累加至总累积量上计算当前累积量，当所述方向为逆向时，将所述累积预增量清零；

若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、所述累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述累积预增量清零；

若所述瞬时流量的所述变化方向产生变化，则将所述累积预增量清零。

优选地，所述根据瞬时流量的变化方向和采集时间，计算累积预增量，包括：

当瞬时流量从小于等于0变为大于0，且所述瞬时流量一直大于0时，则所述瞬时流量的变化方向为正向，根据瞬时流量和瞬时流量大于0对应的采集时间计算正向累积预增量；

当瞬时流量从大于等于0变为小于0，且所述瞬时流量一直小于0时，则所述瞬时流量的变化方向为逆向，根据瞬时流量和瞬时流量小于0对应的采集时间计算逆向累积预增量。

优选地，所述若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、所述累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当所述方向为正向时，将所述累积预增量累加至总累积量上，当所述方向为逆向时，将所述累积预增量清零，包括：

若所述瞬时流量的所述变化方向为正向，所述变化方向为正向的持续时间不大于阈值时间，所述持续时间内的所述正向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，则停止计算所述正向累积预增量，将所述正向累积预增量累加至总累积量上，且从所述持续时间后，根据所述瞬时流量和总累积量计算当前累积量；

若所述瞬时流量的所述变化方向为逆向，所述变化方向为逆向的持续时间不大于阈值时间，所述持续时间内的所述逆向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，将所述逆向累积预增量清零。

优选地，所述若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、所述累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述累积预增量清零，包括：

若所述瞬时流量的所述变化方向为正向，且所述变化方向为正向的持续时间不小于阈值时间，所述持续时间内的所述正向累积预增量小于所述启动最小累积量的情况下，将所述正向累积预增量清零；

若所述瞬时流量的所述变化方向为逆向，且所述变化方向为逆向的持续时间不小于阈值时间，所述持续时间内的所述逆向累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述逆向累积预增量清零。

优选地，所述若所述瞬时流量的所述变化方向产生变化，则将所述累积预增量清零，包括：

若瞬时流量从大于0变为小于等于0时，则将所述正向累积预增量清零；

若瞬时流量从小于0变为大于等于0时，则将所述逆向累积预增量清零。

优选地，所述阈值时间根据所述启动最小累积量以及与计量仪表规格对应的切断流量确定。

优选地，所述累积预增量根据所述瞬时流量的值、所述瞬时流量对应的所述采集时间、所述瞬时流量的变化方向和所述瞬时流量在变化方向不变的情况下对应的所述持续时间进行计算和更新。

优选地，若计量仪表内包括工况和/或标况，则所述瞬时流量根据所述计量仪表当前对应的工况或标况确定。

优选地，在所述将所述累积预增量清零之后，还包括：清零所述持续时间。

第二方面，本申请提出了一种计量仪表，包括：处理模块、流量采集模块、显示模块和阀门模块；所述处理模块根据上述的用于计量仪表的流量滤波方法计算当前累积量。

本申请的优点在于：通过根据瞬时流量的变化方向的变化、持续时间与阈值时间之间的关系以及累积预增量与启动最小累积量之间的关系，对不符判断标准的瞬时流量进行滤波、清零，对符合判断标准的瞬时流量进行累加，计算当前累积量，从而提升抗扰动能力，又降低了引入滤波造成的累计量误差，能够对微小的气体和液体流动进行合理过滤和计量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本申请提供的一种用于计量仪表的流量滤波方法的步骤示意图；

图2是本申请提供的一种用于计量仪表的流量滤波方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

第一方面，根据本申请的实施方式，提出一种用于计量仪表的流量滤波方法，如图1所示，包括：

S101，根据瞬时流量的变化方向和采集时间，计算累积预增量；

S102，若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当方向为正向时，将累积预增量累加至总累积量上计算当前累积量，当方向为逆向时，将累积预增量清零；

S103，若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将累积预增量清零；

S104，若瞬时流量的变化方向产生变化，则将累积预增量清零。

瞬时流量的方向不变，即瞬时流量的值一直不小于0，或一直不大于0。瞬时流量的值一直不小于0，且在大于等于0的范围内变化，表示瞬时流量一直是正向；瞬时流量的值一直不大于0，且在小于等于0的范围内向变化，表示瞬时流量一直是逆向。瞬时流量的变化方向为正向即为瞬时流量的值一直为非负值，且在大于等于0的范围内变化；瞬时流量的变化方向为逆向即为瞬时流量的值一直为非正值，且在小于等于0的范围内变化。

瞬时流量的变化方向产生变化，表示瞬时流量的值从一直为非负值到出现负值，或瞬时流量的值从一直为非正值到出现正值。瞬时流量的值，以及瞬时流量值的正负，均通过传感器获得。

在将累积预增量清零之后，还包括：清零持续时间以及清零液晶显示中显示的瞬时流量。

累积预增量为累积量的预增量。启动最小累积量为计量仪表的启动最小分辨率累积量(液晶累积量最小显示量)，民用表为0.1L，工业表为1L。持续时间为正向或者逆向的瞬时流量持续的时间，单位为秒。阈值时间为滤波时间，其根据“启动最小累积量”和“切断流量”商得到，即：阈值时间＝“启动最小累积量”÷“切断流量”；其中，切断流量根据表的型号对应不同的数值，G1.6表为4L/h，G2.5至G4表为5L/h，G6表为10L/h，G10表为20L/h，G16表为35L/h，G25表为55L/h，G40表为95L/h。

根据瞬时流量的变化方向和采集时间，计算累积预增量，包括：当瞬时流量从小于等于0变为大于0，且瞬时流量一直大于0时，则瞬时流量的变化方向为正向，根据瞬时流量和瞬时流量大于0对应的采集时间计算正向累积预增量；当瞬时流量从大于等于0变为小于0，且瞬时流量一直小于0时，则瞬时流量的变化方向为逆向，根据瞬时流量和瞬时流量小于0对应的采集时间计算逆向累积预增量。其中，瞬时流量一直大于0表示，瞬时流量在从小于等于0变为大于0后，且大于0的时间不小于限定的阈值时间或大于0的次数不小于限定的连续次数。瞬时流量一直小于0表示，瞬时流量在从大于等于0变为小于0后，且小于0的时间不小于限定的阈值时间或小于0的次数不小于限定的连续次数。

若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当方向为正向时，将累积预增量累加至总累积量上，当方向为逆向时，将累积预增量清零，包括：若瞬时流量的变化方向为正向，变化方向为正向的持续时间不大于阈值时间，持续时间内的正向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，则停止计算正向累积预增量，将正向累积预增量累加至总累积量上，且从持续时间后，根据瞬时流量和总累积量计算当前累积量；若瞬时流量的变化方向为逆向，变化方向为逆向的持续时间不大于阈值时间，持续时间内的逆向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，将逆向累积预增量清零。

若瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将累积预增量清零，包括：若瞬时流量的变化方向为正向，且变化方向为正向的持续时间不小于阈值时间，持续时间内的正向累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将正向累积预增量清零；若瞬时流量的变化方向为逆向，且变化方向为逆向的持续时间不小于阈值时间，持续时间内的逆向累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将逆向累积预增量清零。

若瞬时流量的变化方向产生变化，则将累积预增量清零，包括：若瞬时流量从大于0变为小于等于0时，则将正向累积预增量清零；若瞬时流量从小于0变为大于等于0时，则将逆向累积预增量清零。

正向累积预增量为在瞬时流量的方向为正向时，在滤波算法(滤波方法)的阈值时间内，计算得到的累积量增量。逆向累积预增量为在瞬时流量的方向为逆向时，在滤波算法(滤波方法)的阈值时间内，计算得到的累积量增量。

阈值时间根据启动最小累积量以及与计量仪表规格对应的切断流量确定。切断流量为表具中用于允许表具启动计量的最小平均流量阈值，若启动最小累积量小于切断流量，则表具不允许启动计量。不同的表具对应的切断流量不同。

累积预增量根据瞬时流量的值、瞬时流量对应的采集时间、瞬时流量的变化方向和瞬时流量在变化方向不变的情况下对应的持续时间进行计算和更新。

若计量仪表内包括工况和/或标况，则瞬时流量根据计量仪表当前对应的工况或标况确定。

下面，对本申请实施例进行进一步说明，如图2所示。

首先判断瞬时流量的变化方向；当瞬时流量从≤0到＞0变化时，则瞬时流量的变化方向为正向，根据瞬时流量和采集时间计算正向累积预增量；当瞬时流量从≥0到＜0变化时，则瞬时流量的变化方向为逆向，根据瞬时流量和采集时间计算逆向累积预增量。

对于变化方向为正向的瞬时流量，如果瞬时流量一直＞0，并且持续时间≤或＜阈值时间时，则当正向累积预增量≥启动最小累积量时，立即将正向累积预增量加到总累积量上，同时液晶屏开始显示瞬时流量并计算当前累积量，其中，当前累积量＝正向累积预增量+总累积量，总累积量为在判断瞬时流量的变化方向，计算累积预增量之前，已经得到的总累积量。

对于变化方向为正向的瞬时流量，如果瞬时流量一直＞0，并且持续时间＞或≥阈值时间时，则当正向累积预增量仍＜启动最小累积量时，将正向累积预增量清0，同时液晶屏的瞬时流量显示置为0，清0持续时间。

对于变化方向为正向的瞬时流量，如果瞬时流量从＞0到≤0发生变化，则将正向累积预增量清0，同时液晶屏的瞬时流量显示为0，清0持续时间。

对于变化方向为逆向的瞬时流量，如果瞬时流量一直＜0，并且持续时间≤或＜阈值时间时，则当逆向累积预增量≥启动最小累积量时，立即将逆向累积预增量清0，同时液晶屏开始显示逆向瞬时流量。

对于变化方向为逆向的瞬时流量，如果瞬时流量一直＜0，并且持续时间＞或≥滤波时间时，则当逆向累积预增量仍＜启动最小累积量，则将逆向累积预增量清0，同时液晶瞬时流量显示0；

(8)如果瞬时流量从＜0到≥0发生变化，则将逆向累积量预增量清0，同时液晶屏的瞬时流量显示屏0，清0持续时间。

若超声波内有工况和标况瞬时流量的计算方式，则在滤波期间(计算累积预增量期间)需要分别计算工况和标况累积预增量，滤波完成启动瞬时流量的累积预增量累积计算时，需要将工况和标况累积量分别加上。并且在超声波内有工况和标况瞬时流量的计算方式时，还需要判断滤波算法(滤波方法)中得到的瞬时流量与累积量上报类型是否一致。

本申请的替代方案还包括：启动最小累积量的阈值和切断流量的阈值都是同一个固定值；阈值时间是一个固定值。替代方案都能实现根据累积预增量启动滤波，不会因为单纯的瞬时流量滤波而导致正常用气的计量误差大。但是本申请的方案能够动态适配各种基表类型，并且误差也控制在经验值最小。

本申请的实施方式在计量当前累计量和显示瞬时流量前，先对累积预增量进行预判断，瞬时流量为同向且连续不为0，单位时间内累积量超过一定门限值(启动最小累积量)，则开始显示瞬时流量和当前累计量，将在启动前的预判时间段内产生的累计预增量加到总累计量中，得到当前累积量，这样避免了进行滤波判断期间的累积量损失。

第二方面，根据本申请的实施方式，提出一种计量仪表，包括：处理模块、流量采集模块、显示模块和阀门模块；处理模块根据上述的用于计量仪表的流量滤波方法计算当前累积量。

本申请的方法中，通过根据瞬时流量的变化方向的变化、持续时间与阈值时间之间的关系以及累积预增量与启动最小累积量之间的关系，对不符判断标准的瞬时流量进行滤波、清零，对符合判断标准的瞬时流量进行累加，计算当前累积量，从而提升抗扰动能力，又降低了引入滤波造成的累计量误差，能够对微小的气体和液体流动进行合理过滤和计量。本申请的实施方式没有增加物料成本的前提下，显著提升了计量仪表计量的抗气体扰动能力，成本低；并且可以根据基表类型，动态的选择滤波算法的阈值，充分发挥算法的能效，实用性强。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，包括：

根据瞬时流量的变化方向和采集时间，计算累积预增量；当瞬时流量从小于等于0变为大于0时，则所述瞬时流量的变化方向为正向，根据瞬时流量和瞬时流量大于0对应的采集时间计算正向累积预增量；当瞬时流量从大于等于0变为小于0时，则所述瞬时流量的变化方向为逆向，根据瞬时流量和瞬时流量小于0对应的采集时间计算逆向累积预增量；

若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、所述累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当所述方向为正向时，将所述累积预增量累加至总累积量上计算当前累积量，当所述方向为逆向时，将所述累积预增量清零；

若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、所述累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述累积预增量清零；

若所述瞬时流量的所述变化方向产生变化，则将所述累积预增量清零。

2.根据权利要求1所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，所述若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不大于阈值时间、所述累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，当所述方向为正向时，将所述累积预增量累加至总累积量上，当所述方向为逆向时，将所述累积预增量清零，包括：

若所述瞬时流量的所述变化方向为正向，所述变化方向为正向的持续时间不大于阈值时间，所述持续时间内的所述正向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，则停止计算所述正向累积预增量，将所述正向累积预增量累加至总累积量上，且从所述持续时间后，根据所述瞬时流量和总累积量计算当前累积量；

若所述瞬时流量的所述变化方向为逆向，所述变化方向为逆向的持续时间不大于阈值时间，所述持续时间内的所述逆向累积预增量不小于启动最小累积量的情况下，将所述逆向累积预增量清零。

3.根据权利要求2所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，所述若所述瞬时流量的变化方向不变、持续时间不小于阈值时间、所述累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述累积预增量清零，包括：

若所述瞬时流量的所述变化方向为正向，且所述变化方向为正向的持续时间不小于阈值时间，所述持续时间内的所述正向累积预增量小于所述启动最小累积量的情况下，将所述正向累积预增量清零；

若所述瞬时流量的所述变化方向为逆向，且所述变化方向为逆向的持续时间不小于阈值时间，所述持续时间内的所述逆向累积预增量小于启动最小累积量的情况下，将所述逆向累积预增量清零。

4.根据权利要求3所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，所述若所述瞬时流量的所述变化方向产生变化，则将所述累积预增量清零，包括：

若瞬时流量从大于0变为小于等于0时，则将所述正向累积预增量清零；

若瞬时流量从小于0变为大于等于0时，则将所述逆向累积预增量清零。

5.根据权利要求3所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，所述阈值时间根据所述启动最小累积量以及与计量仪表规格对应的切断流量确定。

6.根据权利要求1所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，所述累积预增量根据所述瞬时流量的值、所述瞬时流量对应的所述采集时间、所述瞬时流量的变化方向和所述瞬时流量在变化方向不变的情况下对应的所述持续时间进行计算和更新。

7.根据权利要求6所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，若计量仪表内包括工况和/或标况，则所述瞬时流量根据所述计量仪表当前对应的工况或标况确定。

8.根据权利要求4所述的用于计量仪表的流量滤波方法，其特征在于，在所述将所述累积预增量清零之后，还包括：清零所述持续时间。

9.一种计量仪表，其特征在于，包括：处理模块、流量采集模块、显示模块和阀门模块；所述处理模块根据权利要求1-8中任一项所述的用于计量仪表的流量滤波方法计算当前累积量。