CN113155214B - 一种超声波燃气表计量数据采样方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃气表技术领域，具体涉及一种超声波燃气表计量数据采样方法及装置。该方法首先在一个设定的检测周期内，根据采样的燃气表的计量数据，判断采样的计量数据是否受到脉动流影响；若该检测周期内采样的计量数据受到脉动流影响，将计量数据的采样时间起始点进行延迟，对该检测周期内的计量数据进行重采样；其中，延迟的时间小于采样周期，采样周期小于检测周期；然后重新判断该检测周期内重采样的计量数据是否受到脉动流影响，若仍旧受到脉动流影响，则重复上述步骤，直至最后重采样的计量数据不再受到脉动流影响。本发明能够有效地消除、避免脉动流带来的计量不准、漏记、少记等问题，保证计量的准确性，且使燃气表的功耗不会增加。

Description

一种超声波燃气表计量数据采样方法及装置

技术领域

本发明属于燃气表技术领域，具体涉及一种超声波燃气表计量数据采样方法及装置。

背景技术

随着超声波技术的日渐发展，已经能够适用于燃气计量领域，而超声波计量技术不但可以准确的检测燃气流量，相对于膜式燃气表，有着更宽的量程比，并且能够实现温度和压力的补偿，所以目前超声波燃气计量技术已经被燃气公司接受和认可。

超声波计量模块的检测原理是检测气体的瞬时流量，通过瞬时流量对采样间隔时间的积分，然后得出间隔时间内气体的通过体积，从而实现燃气的计量。一般情况下，采样间隔时间为2秒。这就要求在2秒内，气体的流量是稳定的，这样才能够准确计量。

但是，气体中常常存在脉动流。脉动流是一种特殊的气流状态，当有脉动流存在时，燃气的瞬时流量在2秒内会有很大变化，这种变化可能呈现规律性的周期或者不规律性的周期，当变化周期小于或者接近采样间隔周期时，由于在积分的时间段内，气体的实际流量不是平滑稳定的，而是有非常大的变化，这样就会导致最终通过积分计算出的气体体积量与实际的体积量存在比较大的误差，无法准确的反映气流的变化，进而导致计量不准。而这种特性如果被有意用于燃气计量中，将直接导致最终计算结果不准确，严重的会利用这种特性偷盗气。

如果采用间隔时间更短的高频采样方式(例如采样频率改为125毫秒)，那么气流在这样短的时间内是很难发生突变的，所以此种方式可以保证计量的准确性，但是如果完全采用高频采样方式，就会带来燃气表功耗的增大，从而导致电池的寿命变短，采样间隔越短，采样频率越高，功耗越大。

发明内容

本发明提供了一种超声波燃气表计量数据采样方法及装置，用以解决现有技术造成的功耗大的问题。

为解决上述技术问题，本发明所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明提供了一种超声波燃气表计量数据采样方法，包括如下步骤：

1)在一个设定的检测周期内，根据采样的燃气表的计量数据，判断采样的计量数据是否受到脉动流影响；

2)若该检测周期内采样的计量数据受到脉动流影响，将计量数据的采样时间起始点进行延迟，对该检测周期内的计量数据进行重采样，以避开脉动流影响；其中，延迟的时间小于采样周期，采样周期小于检测周期；

3)重新判断该检测周期内重采样的计量数据是否受到脉动流影响，若仍旧受到脉动流影响，则重复步骤2)～3)，直至最后重采样的计量数据不再受到脉动流影响。

上述技术方案的有益效果为：本发明在发现脉动流对计量数据产生影响的情况下，通过不断地延迟采样时间起始点来达到避开脉动流的影响，有效地消除、避免脉动流带来的计量不准、漏记、少记等问题，保证计量的准确性，该方法无需将采样时间缩短，不会带来任何电流的额外消耗，使燃气表的功耗不会增加，能够保证电池的正常使用寿命，不会增加额外成本。而且，该方法能够有效地防止脉动流带来的计量纠纷，避免燃气公司的损失，使得利用脉动流进行的偷气、窃气行为不能够奏效。

进一步的，为了准确、快速、有效地确定脉动流是否对计量数据产生影响，采用如下方法判断采样的计量数据是否受到脉动流影响：

在该检测周期内，计算采样的相邻两个计量数据的比值，得到若干个比值；

若在该检测周期内采样得到至少两个计量数据，且大于设定比值阈值的比值的数量为至少两个，则判定为采样的计量数据受到脉动流影响。

进一步的，为了加快消除脉动流的影响，延迟的时间采用如下方法确定：

根据得到的所述若干个比值，计算得到影响程度值；

根据影响程度值与延迟的时间之间的对应关系，得到与当前影响程度值对应的延迟的时间。

进一步的，为了快速计算得到影响程度值，所述影响程度值采用如下方法得到：求取各个比值的平均值，得到的结果为所述影响程度值。

进一步的，所述影响程度值与延迟的时间之间的对应关系为：一个影响程度值区间对应一个延迟的时间；且影响程度值区间的最大值越大，对应的延时的时间越长。

进一步的，所述影响程度值区间设置有四个区间。

进一步的，延迟的时间最长为500ms，最短为125ms。

本发明还提供了一种超声波燃气表计量数据采样装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的超声波燃气表计量数据采样方法，并达到与该方法相同的有益效果。

附图说明

图1是本发明的超声波燃气表计量数据采样方法的流程图；

图2是本发明的超声波燃气表计量数据采样装置的结构图。

具体实施方式

本发明方法的构思来源于如下分析：

1、脉动流干扰技术情况分析。

脉动流干扰计数的主要方式是通过改变开关阀门的频率，使超声波表采样时不能准确地进行计量，从而达到干扰计数、少计数的目的。根据分析，在阀门打开期间，气流可以正常通过燃气表，而在阀门关闭期间，没有气流通过燃气表内部，此时超声波计量模组检测到的气流流速为零。但由于关阀时间短，所以这种情况下不会影响燃气具的正常使用，从而影响超声波表正常计量。

2、脉动流频率范围对计数的影响程度分析。

根据第1部分的分析可知，脉动流频率越高，对计数的影响越明显。但是实际情况下，考虑到阀门的打开和关闭时间、以及阀门的使用寿命等特性，脉动流很难做到一直以非常高的频率打开和关闭。当阀门打开和关闭时间越来越长时，由于燃气具的工作特性以及超声波计量模组的工作特性，当阀门关闭时间超过2s后，就影响不到计数，并且关阀时间过长，燃气具就不能正常工作。因此，据此判断，脉动流的频率不会超过0.25Hz(开阀和关阀时间均为2s)。

3、超声波计量模组特性分析。

超声波计量模组采样周期为2s，在2s时间周期内，每500ms采样一次，所以超声波计量模组实际在2s时间内的采样次数是4次，根据超声波计量模组的这个特性可以得出结论：在脉动流开关阀周期内，适当移动超声波计量模组的采样起始点，就能够避开脉动流的干扰，若采样时间起始点(简称为采样起始点)以125ms为单位，最多延迟4个采样起始点(即采样起始点延迟125ms、250ms、375ms、500ms)就能够避开不同频率的脉动流干扰。

基于上述分析，本发明周期性(为检测周期)地进行处理。在检测出脉动流(脉动流对计量数据产生影响)，延迟采样起始点以主动避开脉动流，然后继续检测是否存在脉动流，如果仍然存在脉动流，则继续延迟采样起始点，直至检测不到脉动流的存在。基于上述构思，可实现本发明的一种超声波燃气表计量数据采样方法和一种超声波燃气表计量数据采样装置，下面结合附图和实施例对其进行详细介绍。

方法实施例：

本实施例中，设定检测周期为10s，采样周期为2s。参照图1，本发明的超声波燃气表计量数据采样方法整体流程如下：

步骤一，在一个检测周期内，记录该检测周期内的表具计量数据。

使燃气表处于正常计量模式下，每间隔2s采样一次，在该检测周期内，总共记录了5个计量数据，按照数据的先后顺序，分别记为q1、q2、q3、q4、q5。

步骤二，判断该检测周期内是否存在脉动流，即脉动流是否对计量数据产生了影响。

一个检测周期结束后，根据记录的5个计量数据进行如下计算：q1/q2、q2/q3、q3/q4、q4/q5，从而得到4个比值数据，按照数据的先后顺序分别记为k1、k2、k3、k4，并判断：

如果这4个比值数据中有2个或者2个以上的数据大于1.5，那么认为该检测周期内存在脉动流，并计算这4个比值数据的平均值，得到影响程度值K，并执行步骤三；

否则，认为该检测周期内不存在脉动流，表具正常运行、计量正常，进入下一个10s检测周期继续对脉动流进行检测。

步骤三，根据影响程度值K确定延迟的时间。

在步骤二中确认检测到存在脉动流后，根据上一步骤中计算得到的影响程度值K评估脉动流对计量数据的影响程度，根据该影响程度，决定如何延迟计量数据的采样起始点。K值越大，表明影响程度越大，此时延迟的时间越长。具体为：

若K＜n1，则脉动流的影响几乎可以忽略，不会影响计数，则不延迟采样起始点；

若n1≤K＜n2，则延迟的时间为125ms，即将采样起始点延迟125ms；

若n2≤K＜n3，则延迟的时间为250ms，即将采样起始点延迟250ms；

若n3≤K＜n4，则延迟的时间为375ms，即将采样起始点延迟375ms；

若K≥n4，则延迟的时间为500ms，即将采样起始点延迟500ms。

步骤四，根据步骤三确定的延迟的时间，对该检测周期的计量数据进行重采样，并按照同步骤二相同的方法判断重采样的计量数据是否受到脉动流影响，并在确定受到影响的情况下重复执行步骤二～步骤四，直至确认最后重采样的计量数据不再受到脉动流影响，表具退回到正常计量模式，并可以对下一检测周期进行检测以及处理。

整体来看，本发明不仅能够快速、准确地检测出燃气表运行过程中的脉动流，而且在检测到脉动流存在的情况下能够针对脉动流做出快速、准确、有效的处理，具体为根据脉动流对计量数据的影响程度，主动延迟采样起始点，经过最多4次(本实施例中为4次)延迟采样起始点后，就能够完整地避开脉动流的影响，有效地消除、避免脉动流带来的计量不准、漏记、少记等问题，保证计量的准确性。而且，该方法简单、可操作性强，无需对超声波燃气表的电路、结构做任何改动，不会带来任何电流的额外消耗，使燃气表的功耗不会增加，能够保证电池的正常使用寿命，不会增加额外成本。另外，该方法能够有效地防止脉动流带来的计量纠纷，避免燃气公司的损失，使得利用脉动流进行的偷气、窃气行为不能够奏效。

采用上述方法，某市燃气公司在某小区试装了500块没有脉动流检测和处理的超声波燃气表与500块带有脉动流检测和处理的超声波燃气表进行对比试验，经过10个月的试运行，结果如下表1所示：

表1

本实施例中，在判断脉动流是否对计量数据产生了影响时，采用的方法为计算采样的相邻两个计量数据的比值，根据比值来判断采样的计量数据是否受到脉动流影响。作为其他实施方式，还可计算采样的相邻两个计量数据的差值，根据差值来判断采样的计量数据是否受到脉动流影响，即差值如果太大的话，那么表明采样的计量数据受到脉动流影响。

本实施例中，影响程度值与延迟的时间之间的对应关系为步骤三中所示的关系，即将影响程度值划分成了多个区间，一个区间对应一个延迟的时间。作为其他实施方式，可将区间设置的更小一些或者更大一些，又或者一个影响程度值对应一个延迟的时间，且影响程度值越大，延迟的时间越长。

装置实施例：

本发明的一种超声波燃气表计量数据采样装置实施例，如图2所示，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器包括至少一个存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，执行各种功能应用以及数据处理，实现本发明的方法实施例中介绍的一种超声波燃气表计量数据采样方法。

其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置。

存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等；也可为利用磁能方式存储信息的各式存储器，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘等；还可为利用光学方式存储信息的各式存储器，例如CD、DVD等；当然，还可为其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等。

Claims (7)

1.一种超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在一个设定的检测周期内，根据采样的燃气表的计量数据，判断采样的计量数据是否受到脉动流影响；

2)若该检测周期内采样的计量数据受到脉动流影响，将计量数据的采样时间起始点进行延迟，对该检测周期内的计量数据进行重采样，以避开脉动流影响；其中，延迟的时间小于采样周期，采样周期小于检测周期；

3)重新判断该检测周期内重采样的计量数据是否受到脉动流影响，若仍旧受到脉动流影响，则重复步骤2)～3)，直至最后重采样的计量数据不再受到脉动流影响；

采用如下方法判断采样的计量数据是否受到脉动流影响：

在该检测周期内，计算采样的相邻两个计量数据的比值，得到若干个比值；

若在该检测周期内采样得到至少两个计量数据，且大于设定比值阈值的比值的数量为至少两个，则判定为采样的计量数据受到脉动流影响。

2.根据权利要求1所述的超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，延迟的时间采用如下方法确定：

根据得到的所述若干个比值，计算得到影响程度值；

根据影响程度值与延迟的时间之间的对应关系，得到与当前影响程度值对应的延迟的时间。

3.根据权利要求2所述的超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，所述影响程度值采用如下方法得到：求取各个比值的平均值，得到的结果为所述影响程度值。

4.根据权利要求2所述的超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，所述影响程度值与延迟的时间之间的对应关系为：一个影响程度值区间对应一个延迟的时间；且影响程度值区间的最大值越大，对应的延时的时间越长。

5.根据权利要求4所述的超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，所述影响程度值区间设置有四个区间。

6.根据权利要求4所述的超声波燃气表计量数据采样方法，其特征在于，延迟的时间最长为500ms，最短为125ms。

7.一种超声波燃气表计量数据采样装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求1～6任一项所述的超声波燃气表计量数据采样方法。

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