CN113340383B - 电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统，所述方法包括：励磁电流的稳定时间检测电路、根据所检测的励磁电流稳定时间的偏差对电磁水表的流量测量值进行偏差补偿的算法来修正磁场异常带来电磁水表由于受到磁场异常带来的电磁水表流量测量值的误差、在电磁水表的显示屏上显示报警图标以及通过电磁水表的数据远传模块给用户系统平台发送报警信息。本发明可定期检测电磁水表传感器外部的强磁场干扰，可修正磁场异常带来电磁水表由于受到磁场异常带来的电磁水表流量测量值的误差，从而在电磁水表受到外部强磁场影响时提高电磁水表流量测量值的精度，同时可以防止用水用户利用外部强磁场进行作弊。

Description

电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统

技术领域

本发明属于水表技术领域，涉及一种电磁水表，尤其涉及一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统。

背景技术

电磁水表由于测量精度高，长期运行稳定可靠，压力损失小，可以直接把测量数据通过通讯的方式远传给系统平台，凭借国家大力推广智慧水务的政策，得到供水公司的认可，用于代替机械水表，用于用水用户的用水量贸易结算。

在实际使用中，可能存在用水用户利用强磁铁干扰影响电磁水表的正常计量，致使电磁水表测量数据有偏差，如果电磁水表的这种缺陷被某些用水用户发现并加以利用的话，会导致电磁水表实际测得的流量小于实际流量，会给水司造成水量损失。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的电磁水表检测方式，以便克服现有电磁水表存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统，在电磁水表外部有强磁场影响时可提高电磁水表流量测量的精确度。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，所述方法包括：

励磁电流稳定时间检测步骤，检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间；以及误差补偿步骤，根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿。

作为本发明的一种实施方式，所述方法包括：

本地报警显示步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；以及

远传报警信息发送步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，通过电磁水表的数据远传模块给用户系统平台发送报警信息。

作为本发明的一种实施方式，当电磁水表外部磁场影响时，电磁水表线圈励磁电流的稳定时间会产生偏差，根据该励磁电流稳定时间的偏差用补偿算法对电磁水表的流量测量值进行补偿，得出正确的流量测量值；

在电磁水表传感器附近没有外部磁场影响时，对电磁水表的线圈施以恒定电流励磁时，其励磁电流达到稳定的时间是固定的；

如果此时使用强磁进行磁场影响时，其励磁电流达到稳定的时间会变长，并且励磁电流的稳定时间变化和外加的干扰磁场强度成正比关系，同时也与电磁水表的流量测量值的偏差成正比关系，所以电磁水表出厂时在没有外部磁场影响的情况下先测量励磁电流的稳定时间T1，然后在电磁水表使用时定期进行测量励磁电流的稳定时间T2，当T2＝T1时，认为没有外部磁场影响，当T2＞T1时，说明出现外部磁场影响，使用公式(1)进行流量修正：

Q2＝(1+K×(T2-T1)/T1)×Q1公式(1)

其中，Q2为电磁水表修正后的流量显示值，K为电磁水表的传感器系数，T2为电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间，T1为电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间，Q1为电磁水表实际的流量测量值；

在外部磁场影响的情况下，通过测量电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间T2，与电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间T1进行对比，根据公式(1)修正后得到电磁水表修正后的流量显示值Q2，得出正确的流量测量值。

作为本发明的一种实施方式，通过电流比较器电路检测励磁电流稳定时间。

作为本发明的一种实施方式，所述励磁电流的稳定时间T1，出厂时在排除外部磁场干扰的情况下检测，并保存在测量电路的储存芯片中。

作为本发明的一种实施方式，所述励磁电流的稳定时间T2，在电磁水表使用过程中定期检测，检测数据T2与存在测量电路的储存芯片中的稳定时间T1进行对比。

作为本发明的一种实施方式，在电磁水表在使用过程中定期检测的励磁稳定时间T2与电磁水表出厂时在排除外部磁场影响的情况下检测的励磁稳定时间T1进行对比，出现T2＞T1时，根据公式1进行对电磁水表的流量测量值进行修正。

作为本发明的一种实施方式，把报警信号显示在电磁水表的显示屏幕上。

作为本发明的一种实施方式，把报警信息通过数据远传模块及时发送到供水企业用户的系统平台上。

一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿系统，所述系统包括：

励磁电流稳定时间检测模块，用以检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间；以及

误差补偿模块，根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿。

作为本发明的一种实施方式，所述系统包括：

本地报警显示模块，用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；以及

远传报警信息发送模块，用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，向用户系统平台发送报警信息。

本发明的有益效果在于：本发明提出的电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统，可检测电磁水表传感器的外部磁场强度，并通过补偿计算方法对电磁水表的流量测量值进行补偿，提高电磁水表在受到外部磁场影响时的流量测量精度。

附图说明

图1为本发明一实施例中磁场异常检测与误差补偿方法的流程图。

图2为电磁水表的检测原理示意图。

图3为本发明一实施例中磁场异常检测与误差补偿系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

本发明揭示了一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，图1为本发明一实施例中磁场异常检测与误差补偿方法的流程图；请参阅图1，所述方法包括：

【步骤S1】励磁电流稳定时间检测步骤，检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间；在一实施例中，通过电流比较器电路实时检测励磁电流稳定时间。

【步骤S2】误差补偿步骤，根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿。

在本发明的一实施例中，所述方法还包括：

【步骤S3】本地报警显示步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；在一实施例中，把报警信号显示在电磁水表的显示屏幕上。

【步骤S4】远传报警信息发送步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，通过电磁水表的数据远传模块给用户系统平台发送报警信息。在一实施例中，把报警信息通过数据远传模块及时发送到供水企业用户的系统平台上。

在本发明的一实施例中，当电磁水表外部磁场影响时，电磁水表线圈励磁电流的稳定时间会产生偏差，根据该励磁电流稳定时间的偏差用补偿算法对电磁水表的流量测量值进行补偿，得出正确的流量测量值。在电磁水表传感器附近没有外部磁场影响时，对电磁水表的线圈施以恒定电流励磁时，其励磁电流达到稳定的时间是固定的。

如果此时使用强磁进行磁场影响时，其励磁电流达到稳定的时间会变长，并且励磁电流的稳定时间变化和外加的干扰磁场强度成正比关系，同时也与电磁水表的流量测量值的偏差成正比关系，所以电磁水表出厂时在没有外部磁场影响的情况下先测量励磁电流的稳定时间T1，然后在电磁水表使用时定期进行测量励磁电流的稳定时间T2，当T2＝T1时，认为没有外部磁场影响，当T2＞T1时，说明出现外部磁场影响，使用公式(1)进行流量修正：

Q2＝(1+K×(T2-T1)/T1)×Q1公式(1)

其中，Q2为电磁水表修正后的流量显示值，K为电磁水表的传感器系数，T2为电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间，T1为电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间，Q1为电磁水表实际的流量测量值。

在外部磁场影响的情况下，通过测量电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间T2，与电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间T1进行对比，根据公式(1)修正后得到电磁水表修正后的流量显示值Q2，得出正确的流量测量值。

在本发明的一实施例中，所述励磁电流的稳定时间T1，出厂时在排除外部磁场干扰的情况下检测，并保存在测量电路的储存芯片中。所述励磁电流的稳定时间T2，在电磁水表使用过程中定期检测，检测数据T2与存在测量电路的储存芯片中的稳定时间T1进行对比。在一实施例中，在电磁水表在使用过程中定期检测的励磁稳定时间T2与电磁水表出厂时在排除外部磁场影响的情况下检测的励磁稳定时间T1进行对比，出现T2＞T1时，根据公式(1)进行对电磁水表的流量测量值进行修正。

在一实施例中，当T2＞T1时，在电磁水表显示屏幕上显示报警图标。当T2＞T1时，通过数据远传模块把报警信息发到用户的系统平台上。

电磁水表是利用法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表，如图2所示为电磁水表传感器的内部结构，包含衬里、励磁线圈、电极等。励磁线圈的作用是用来产生恒定的交变方波磁场，当被测的导电液体在管道中流动时会垂直切割由励磁线圈产生的磁感线并在电极上产生感应电动势。感应电动势正比于导电液体的流动速度。因此通过测量电极两端的电压便可以得到导电液体的流速从而计算出导电液体的体积流量。

电磁水表测量原理如公式(2)所示：

其中，K为仪表系数，E为信号电极之间的电压，B为磁场强度，D为管道内径，

为流体的平均流速。

从公式(2)可知，磁场强度B对测量精度有较大的影响，电磁水表传感器在设计时已经考虑了外部磁场的影响，一般采用磁场屏蔽措施，但若外部磁场足够强时，容易穿过屏蔽层造成对磁场强度B的影响。当在靠近电磁水表传感器处放置强磁铁时，所测量的流量值会比实际流量值会低一些，外部磁铁磁场越大，对流量值的偏差也会越大，特别是把强磁铁放置在电磁水表传感器底部时，流量值的偏差会更大。

本发明还揭示一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿系统，图3为本发明一实施例中磁场异常检测与误差补偿系统的组成示意图；请参阅图3，在本发明的一实施例中，所述系统包括：励磁电流稳定时间检测模块、误差补偿模块。所述励磁电流稳定时间检测模块用以检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间。所述误差补偿模块根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿。系统中各模块的实现方式可参考以上方法描述中的对应步骤的描述，这里不做赘述。

在本发明的一实施例中，所述系统还可以包括本地报警显示模块及远传报警信息发送模块。所述本地报警显示模块用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；所述远传报警信息发送模块用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，向用户系统平台发送报警信息。

综上所述，本发明提出的电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法及系统，可检测电磁水表传感器的外部磁场强度，并通过补偿计算方法对电磁水表的流量测量值进行补偿，提高电磁水表在受到外部磁场影响时的流量测量精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

励磁电流稳定时间检测步骤，检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间；以及

误差补偿步骤，根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿；

当电磁水表外部磁场影响时，电磁水表线圈励磁电流的稳定时间会产生偏差，根据该励磁电流稳定时间的偏差用补偿算法对电磁水表的流量测量值进行补偿，得出正确的流量测量值；

在电磁水表传感器附近没有外部磁场影响时，对电磁水表的线圈施以恒定电流励磁时，其励磁电流达到稳定的时间是固定的；

如果此时使用强磁进行磁场影响时，其励磁电流达到稳定的时间会变长，并且励磁电流的稳定时间变化和外加的干扰磁场强度成正比关系，同时也与电磁水表的流量测量值的偏差成正比关系，所以电磁水表出厂时在没有外部磁场影响的情况下先测量励磁电流的稳定时间T1，然后在电磁水表使用时定期进行测量励磁电流的稳定时间T2，当T2＝T1时，认为没有外部磁场影响，当T2＞T1时，说明出现外部磁场影响，使用公式(1)进行流量修正：

Q2＝(1+K×(T2-T1)/T1)×Q1 公式(1)

其中，Q2为电磁水表修正后的流量显示值，K为电磁水表的传感器系数，T2为电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间，T1为电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间，Q1为电磁水表实际的流量测量值；

在外部磁场影响的情况下，通过测量电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间T2，与电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间T1进行对比，根据公式(1)修正后得到电磁水表修正后的流量显示值Q2，得出正确的流量测量值。

2.根据权利要求1所述的电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于：

所述方法包括：

本地报警显示步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；以及

远传报警信息发送步骤，若检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，通过电磁水表的数据远传模块给用户系统平台发送报警信息。

3.根据权利要求1所述的一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于：通过电流比较器电路检测励磁电流稳定时间。

4.根据权利要求1所述的一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于，所述励磁电流的稳定时间T1，出厂时在排除外部磁场干扰的情况下检测，并保存在测量电路的储存芯片中。

5.根据权利要求1所述的一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于，所述励磁电流的稳定时间T2，在电磁水表使用过程中定期检测，检测数据T2与存在测量电路的储存芯片中的稳定时间T1进行对比。

6.根据权利要求1所述的一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿方法，其特征在于，在电磁水表在使用过程中定期检测的励磁稳定时间T2与电磁水表出厂时在排除外部磁场影响的情况下检测的励磁稳定时间T1进行对比，出现T2＞T1时，根据公式1进行对电磁水表的流量测量值进行修正。

7.一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

励磁电流稳定时间检测模块，用以检测电磁水表线圈励磁电流的稳定时间；以及

误差补偿模块，根据所检测到不同的励磁电流稳定时间利用偏差补偿算法对电磁水表的流量测量值由于受到外部强磁场影响带来的流量测量值的误差进行补偿；

当电磁水表外部磁场影响时，电磁水表线圈励磁电流的稳定时间会产生偏差，根据该励磁电流稳定时间的偏差用补偿算法对电磁水表的流量测量值进行补偿，得出正确的流量测量值；

在电磁水表传感器附近没有外部磁场影响时，对电磁水表的线圈施以恒定电流励磁时，其励磁电流达到稳定的时间是固定的；

如果此时使用强磁进行磁场影响时，其励磁电流达到稳定的时间会变长，并且励磁电流的稳定时间变化和外加的干扰磁场强度成正比关系，同时也与电磁水表的流量测量值的偏差成正比关系，所以电磁水表出厂时在没有外部磁场影响的情况下先测量励磁电流的稳定时间T1，然后在电磁水表使用时定期进行测量励磁电流的稳定时间T2，当T2＝T1时，认为没有外部磁场影响，当T2＞T1时，说明出现外部磁场影响，使用公式(1)进行流量修正：

Q2＝(1+K×(T2-T1)/T1)×Q1 公式(1)

其中，Q2为电磁水表修正后的流量显示值，K为电磁水表的传感器系数，T2为电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间，T1为电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间，Q1为电磁水表实际的流量测量值；

在外部磁场影响的情况下，通过测量电磁水表在使用过程中检测的励磁电流稳定时间T2，与电磁水表在出厂时没有外部磁场影响时的励磁电流稳定时间T1进行对比，根据公式(1)修正后得到电磁水表修正后的流量显示值Q2，得出正确的流量测量值。

8.根据权利要求7所述的一种电磁水表磁场异常检测与误差补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

本地报警显示模块，用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，在电磁水表的显示屏上显示该报警图标；以及

远传报警信息发送模块，用以在检测到电磁水表受到外部强磁场影响时，向用户系统平台发送报警信息。

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