CN113790771A - 循环供水系统的用户用水量的计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环供水系统的用户用水量的计量方法，包括以下步骤：在进水管和回水管之间安装流体计量表，流体计量表包括进水计量管和回水计量管，进水计量管安装在进水管上，回水计量管安装在回水管上；分别计算出超声波在进水计量管和回水计量管内传播的第一传播时间差和第二传播时间差；再计算出进水瞬时流量和出回水瞬时流量；判断进水瞬时流量是否小于回水瞬时流量，若判断为是，则将第一误差百分比与第一设定值进行比较，若判断为否，则将第二误差百分比与第二设定值进行比较，若第二误差百分比大于第二设定值，则进行计量，否则不进行计量。本发明能够有效提高用户用水量的计量准确性。

Description

循环供水系统的用户用水量的计量方法

技术领域

本发明涉及水流计量技术领域，尤其是指一种循环供水系统的用户用水量的计量方法。

背景技术

随着人们对饮水质量要求的提高，管道直饮水系统在城市中的应用也越来也普及。现有住宅小区的管道直饮水系统一般采用循环供水系统，如图1所示，该循环供水系统包括进水管和回水管，进水管的进水端和供水总管相连接，进水管的出水端与入户支管相连接，回水管的进水端和进水管相连接，回水管的出水端和供水总管相连接，并在进水管上设置流体计量表来计量用户用水量，但是现有的流体计量表的计量方式无法准确计量用户用水量，无法满足使用需求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中循环供水系统的计量方式无法准确计量用户用水量的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种循环供水系统的用户用水量的计量方法，所述循环供水系统包括进水管和回水管，进水管的进水端和供水总管相连接，进水管的出水端与入户支管相连接，回水管的进水端和进水管相连接，回水管的出水端和供水总管相连接，该计量方法包括以下步骤：

1)在进水管和回水管之间安装流体计量表，所述流体计量表包括进水计量管和回水计量管，所述进水计量管安装在所述进水管上，所述回水计量管安装在所述回水管上，所述进水计量管和回水计量管上均连接有用于超声波收发的超声波换能器组；

2)利用进水计量管上的超声波换能器组采集超声波在进水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在进水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第一传播时间差；以及利用回水计量管上的超声波换能器组采集超声波在回水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在回水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第二传播时间差；

3)根据所述第一传播时间差和超声波在进水计量管内部水流中的传播速度计算出进水瞬时流量，以及根据所述第二传播时间差和超声波在回水计量管内部水流中的传播速度计算出回水瞬时流量；

4)判断进水瞬时流量是否小于回水瞬时流量，若判断为是，则执行步骤5)，否则执行步骤6)；

5)计算第一误差百分比，若第一误差百分比大于第一设定值，则表示流体计量表存在异常，需进行异常检查；若第一误差百分比不小于第一设定值，则不处理；

第一误差百分比＝(回水瞬时流量-进水瞬时流量)/进水瞬时流量；

6)计算第二误差百分比，若第二误差百分比大于第二设定值，则表示用户处于用水状态，此时计量进水瞬时流量与回水瞬时流量的差值作为用户用水量的累计量；若第二误差百分比不大于第二设定值，则不进行用户用水量的累计量的计量；

第二误差百分比＝(进水瞬时流量-回水瞬时流量)/进水瞬时流量。

在本发明的一个实施例中，所述步骤5)中，若第一误差百分比大于第一设定值，则会发出报警提示。

在本发明的一个实施例中，所述第一误差百分比和第二误差百分比均为1％～20％。

在本发明的一个实施例中，在步骤2)之后且在所述步骤3)之前，还需对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度以及超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正；

对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集进水计量管内水流的温度，根据采集到的进水计量管内水流的温度对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正；

对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集回水计量管内水流的温度，根据采集到的回水计量管内水流的温度对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正。

在本发明的一个实施例中，所述步骤3)中得到进水瞬时流量和回水瞬时流量后，还需对进水瞬时流量和回水瞬时流量进行补偿修正；

对计算出的进水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的进水计量管内水流的温度和进水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对进水瞬时流量进行补偿修正；

对计算出的回水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的回水计量管内水流的温度和回水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对回水瞬时流量进行补偿修正。

在本发明的一个实施例中，对于补偿修正后的进水瞬时流量和回水瞬时流量，还需进行优化处理；

对于补偿修正后的进水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的进水瞬时流量加入到第一数据处理堆栈，在所述第一数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的进水瞬时流量；

对于补偿修正后的回水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的回水瞬时流量加入到第二数据处理堆栈，在所述第二数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的回水瞬时流量。

在本发明的一个实施例中，所述进水计量管和回水计量管上的超声波换能器组的超声波发射由同一控制器进行控制。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还与显示器相连接，所述显示器用于显示用户用水量。

在本发明的一个实施例中，所述控制器上还设置有通信模块，所述通信模块用于将用户用水量传输至远程管理端。

在本发明的一个实施例中，所述通信模块采用有线或无线通信模块。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的上述循环供水系统的用户用水量的计量方法，通过在进水管和回水管之间安装流体计量表，并利用进水管和回水管的流量差值计算用户用水量，可以保证在循环流动的活水状态下，准确计量出用户用水量，提高了用户用水量的计量准确性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术中循环供水系统的计量结构图

图2是本发明的循环供水系统的计量结构图；

图3是本发明的循环供水系统的用户用水量的计量方法的流程图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图2-图3所示，本实施例公开了一种循环供水系统的用户用水量的计量方法，循环供水系统包括进水管和回水管，进水管的进水端和供水总管相连接，进水管的出水端与入户支管相连接，回水管的进水端和进水管相连接，回水管的出水端和供水总管相连接，该计量方法包括以下步骤：

1)在进水管和回水管之间安装流体计量表，流体计量表包括进水计量管和回水计量管，进水计量管安装在所述进水管上，回水计量管安装在回水管上，进水计量管和回水计量管上均连接有用于超声波收发的超声波换能器组；

2)利用进水计量管上的超声波换能器组采集超声波在进水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在进水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第一传播时间差；以及利用回水计量管上的超声波换能器组采集超声波在回水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在回水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第二传播时间差；

3)根据第一传播时间差和超声波在进水计量管内部水流中的传播速度计算出进水瞬时流量，以及根据第二传播时间差和超声波在回水计量管内部水流中的传播速度计算出回水瞬时流量；

4)判断进水瞬时流量是否小于回水瞬时流量，若判断为是，则执行步骤5)，否则执行步骤6)；

5)计算第一误差百分比，若第一误差百分比大于第一设定值，则表示流体计量表存在异常，如可能存在装反或者其他异常等，需进行异常检查；若第一误差百分比不小于第一设定值，则认为是正常流量波动，不予处理；

第一误差百分比＝(回水瞬时流量-进水瞬时流量)/进水瞬时流量；

6)计算第二误差百分比，若第二误差百分比大于第二设定值，则表示用户处于用水状态，此时计量进水瞬时流量与回水瞬时流量的差值作为用户用水量的累计量；若第二误差百分比不大于第二设定值，则不进行用户用水量的累计量的计量；

第二误差百分比＝(进水瞬时流量-回水瞬时流量)/进水瞬时流量。

重复上述步骤1)-6)，将步骤6)中获得的用户用水量的累计量进行累加就可以得到用户在一定时间段内的用户用水量。

上述方式，通过第一设定值和第二设定值的设置，可以有效保证用户用水量的实际计量，避免无效计量。

上述循环供水系统的用户用水量的计量方法，通过在进水管和回水管之间安装流体计量表，并将进水管和回水管的流量差值作为用户用水累积量，可以在循环流动的活水状态下，准确计量出用户用水量，保证只有用户真正用水时才会产生用户用水计量而开始收费，避免多收费或少收费的问题。同时，图1所示的计量方式仅在进水管上设置流体计量表，未考虑回水管对进水管流出的水流量的影响，从而导致计量表无法准确计量用户用水量-入户支管出水量，而本实施例的上述结构则避免了该问题，以并将进水管和回水管的流量差值作为用于用户用水累积量，提高了计量准确性。

在其中一个实施方式中，步骤5)中，若第一误差百分比大于第一设定值，则会发出报警提示，以便于进行异常检测。

在其中一个实施方式中，步骤6)中，为了防止误测试，可在连续N次(例如1秒内连续2次)都测得第二误差百分比大于第二设定值时，则计量进水瞬时流量与回水瞬时流量的差值作为用户用水量的累计量。

在其中一个实施方式中，第一误差百分比和第二误差百分比均为1％～20％。优选的，第一误差百分比和第二误差百分比均为2％～5％，以更好的保证计量准确性。

在其中一个实施方式中，在步骤2)之后且在步骤3)之前，还需对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度以及超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正，修正后再进行步骤3)中进水瞬时流量或回水瞬时流量的计算；

对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集进水计量管内水流的温度，根据采集到的进水计量管内水流的温度对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正；

对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集回水计量管内水流的温度，根据采集到的回水计量管内水流的温度对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正。

水流温度会对超声波在水流中的传播速度产生影响，因此根据温度传感器测得的水流温度值，对超声波在水流中的传播速度因温度变化而受到的影响进行补偿修正，可以使得补偿后的传播速度以更接近实际的传播速度，进而提升了流量计算的精确度。

进一步地，步骤3)中得到进水瞬时流量和回水瞬时流量后，还需对进水瞬时流量和回水瞬时流量进行补偿修正，之后再执行步骤4)；

对计算出的进水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的进水计量管内水流的温度和进水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对进水瞬时流量进行补偿修正；

对计算出的回水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的回水计量管内水流的温度和回水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对回水瞬时流量进行补偿修正。

水流的密度与粘度参数也与水流温度相关，因此把这部分影响也进行补偿修正，根据水流温度值计算出对应的补偿修正值——雷诺数，以得到更接近实际的流量数据，从而提升计量精确度。

进一步地，对于补偿修正后的进水瞬时流量和回水瞬时流量，还需进行优化处理，然后再执行步骤4)；

对于补偿修正后的进水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的进水瞬时流量加入到第一数据处理堆栈，在第一数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的进水瞬时流量；

对于补偿修正后的回水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的回水瞬时流量加入到第二数据处理堆栈，在第二数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的回水瞬时流量。

N个流量数据中的最大值和最小值会对整体平均值产生较大的波动影响，去除之后取平均值，能够更好地提升计量准确性和稳定性。

可以理解地，数据处理堆栈为一个数据存储空间，至少能够容纳N+1个数据；每一个数据代表一个流量数据。初始阶段，数据处理堆栈中未存满N个数据时，没有存数的空间默认为数据0。

在其中一个实施方式中，每个超声波换能器组均包括第一超声波换能器和第二超声波换能器，一个用于发射超声波，另一个用于接收超声波；

顺流传播时间为超声波沿进水计量管/回水计量管内水流的流动方向自第一超声波换能器传播至第二超声波换能器的时间；反之，逆流传播时间为超声波沿进水计量管/回水计量管内水流的流动反方向自第二超声波换能器传播至第一超声波换能器的时间。

具体的，利用进水计量管上的超声波换能器组采集超声波在进水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间的方法为：控制超声波换能器组中的第一超声波换能器作为发射端发射超声波，并使得超声波沿进水计量管内部水流流动方向传播直至被第二超声波换能器接收，此时，超声波自第一超声波换能器传输至第二超声波换能器的时间为超声波在进水计量管内部水流中的顺流传播时间；反之，控制超声波换能器组中的第二超声波换能器作为发射端发射超声波，并使得超声波沿进水计量管内部水流流动的反方向传播直至被第一超声波换能器接收，此时，超声波自第二超声波换能器传输至第一超声波换能器的时间为超声波在进水计量管内部水流中的逆流传播时间；

利用回水计量管上的超声波换能器组采集超声波在回水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间的方法为：控制超声波换能器组中的第一超声波换能器作为发射端发射超声波，并使得超声波沿回水计量管内部水流流动方向传播直至被第二超声波换能器接收，此时，超声波自回水计量管上的第一超声波换能器传输至第二超声波换能器的时间为超声波在回水计量管内部水流中的顺流传播时间；控制超声波换能器组中的第二超声波换能器作为发射端发射超声波信号，并使得超声波信号沿回水计量管内部水流流动的反方向传播直至被第一超声波换能器接收，此时，超声波信号自回水计量管上的第二超声波换能器传输至第一超声波换能器的时间为超声波在回水计量管内部水流中的逆流传播时间。

在其中一个实施方式中，进水计量管和回水计量管上的超声波换能器组的超声波发射由同一控制器进行控制，该控制器设置在流体计量表内部，以提高控制精度。

在其中一个实施方式中，控制器还与显示器相连接，显示器用于显示用户用水量。

在其中一个实施方式中，控制器上还设置有通信模块，所述通信模块用于将用户用水量传输至远程管理端。

进一步地，通信模块采用有线或无线通信模块。

在其中一个实施方式中，远程管理端为抄表装置。远程管理端也可以是移动终端，如手机。

上述实施例的循环供水系统的用户用水量的计量方法，流体计量表可以在管道中的水维持循环流动的过程中测出进入入户支管的水流量-用户用水量，不仅缩短了水管入户的管路长度，且循环供水也可以保证水质卫生标准，另外使用单个计量表中进水计量管和回水计量管的流量差值来计算用户用水量，提高了用于用户量的计量准确性。另外，相对于在进水管和回水管上分别设置一个流体计量表来说，本实施例的上述计量方式避免了使用两个计量表进行计量时因不同计量表表体差异而使得最终系统计量误差加大而导致测量准确性较低的问题，例如，如果进水管和回水管上各设置一个计量表，而常用的计量表存在±2％的误差(国家允许的范围)，若进水管上的计量表存在+2％的误差，对应的回水管4上的计量表存在-2％的误差。两块表安装在同一个系统的情况下，即可导致该系统计量误差为4％。造成实际误差偏大，严重时甚至会导致用户无用水时表自动累加；如果进水管上的计量表的误差为-2％，而回水管上计量管的误差为+2％，则可导致该系统计量误差为-4％，造成实际误差偏小，严重时甚至会导致用户小流量用水无法计量的问题，而本申请的单个流体计量表同时具备进水计量管和回水计量管，两计量管具有较好的计量一致性，可以有效缩小整体系统的计量误差，提高计量精度。

本实施例的上述计量方法主要用于直饮水、纯净水等高端用水计量，但并不限于上述流体的计量，也可以用于其他需要精确计量的流体计量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种循环供水系统的用户用水量的计量方法，所述循环供水系统包括进水管和回水管，进水管的进水端和供水总管相连接，进水管的出水端与入户支管相连接，回水管的进水端和进水管相连接，回水管的出水端和供水总管相连接，其特征在于：该计量方法包括以下步骤：

1)在进水管和回水管之间安装流体计量表，所述流体计量表包括进水计量管和回水计量管，所述进水计量管安装在所述进水管上，所述回水计量管安装在所述回水管上，所述进水计量管和回水计量管上均连接有用于超声波收发的超声波换能器组；

2)利用进水计量管上的超声波换能器组采集超声波在进水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在进水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第一传播时间差；以及利用回水计量管上的超声波换能器组采集超声波在回水计量管内部水流中的顺流传播时间和逆流传播时间，并将超声波在回水计量管内部水流中的逆流传播时间和顺流传播时间作差得到第二传播时间差；

3)根据所述第一传播时间差和超声波在进水计量管内部水流中的传播速度计算出进水瞬时流量，以及根据所述第二传播时间差和超声波在回水计量管内部水流中的传播速度计算出回水瞬时流量；

4)判断进水瞬时流量是否小于回水瞬时流量，若判断为是，则执行步骤5)，否则执行步骤6)；

5)计算第一误差百分比，若第一误差百分比大于第一设定值，则表示流体计量表存在异常，需进行异常检查；若第一误差百分比不小于第一设定值，则不处理；

第一误差百分比＝(回水瞬时流量-进水瞬时流量)/进水瞬时流量；

6)计算第二误差百分比，若第二误差百分比大于第二设定值，则表示用户处于用水状态，此时计量进水瞬时流量与回水瞬时流量的差值作为用户用水量的累计量；若第二误差百分比不大于第二设定值，则不进行用户用水量的累计量的计量；

第二误差百分比＝(进水瞬时流量-回水瞬时流量)/进水瞬时流量。

2.根据权利要求1所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于：所述步骤5)中，若第一误差百分比大于第一设定值，则会发出报警提示。

3.根据权利要求1所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于：所述第一误差百分比和第二误差百分比均为1％～20％。

4.根据权利要求1所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于：在步骤2)之后且在步骤3)之前，还需对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度以及超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正；

对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集进水计量管内水流的温度，根据采集到的进水计量管内水流的温度对超声波在进水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正；

对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行修正的方法为：通过温度传感器采集回水计量管内水流的温度，根据采集到的回水计量管内水流的温度对超声波在回水计量管内部水流中的传播速度进行补偿修正。

5.根据权利要求4所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，所述步骤3)中得到进水瞬时流量和回水瞬时流量后，还需对进水瞬时流量和回水瞬时流量进行补偿修正；

对计算出的进水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的进水计量管内水流的温度和进水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对进水瞬时流量进行补偿修正；

对计算出的回水瞬时流量进行补偿修正的方法为：根据采集到的回水计量管内水流的温度和回水瞬时流量计算雷诺数，并利用雷诺数对回水瞬时流量进行补偿修正。

6.根据权利要求5所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，对于补偿修正后的进水瞬时流量和回水瞬时流量，还需进行优化处理；

对于补偿修正后的进水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的进水瞬时流量加入到第一数据处理堆栈，在所述第一数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的进水瞬时流量；

对于补偿修正后的回水瞬时流量进行优化处理的方法为：将补偿修正后的回水瞬时流量加入到第二数据处理堆栈，在所述第二数据处理堆栈中取最新获得的N个流量数据，并从获得的N个流量数据中去除最大值和最小值，得到N-2个流量数据，然后对N-2个流量数据求平均值，并将计算出的平均值乘以加权系数从而得到最优的回水瞬时流量。

7.根据权利要求1所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，所述进水计量管和回水计量管上的超声波换能器组的超声波发射由同一控制器进行控制。

8.根据权利要求7所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，所述控制器还与显示器相连接，所述显示器用于显示用户用水量。

9.根据权利要求7所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，所述控制器上还设置有通信模块，所述通信模块用于将用户用水量传输至远程管理端。

10.根据权利要求9所述的循环供水系统的用户用水量的计量方法，其特征在于，所述通信模块采用有线或无线通信模块。

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