CN113959511A - 基于射流水表的流量计量方法、设备、介质及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于射流水表的流量计量方法，包括生成流速计算分段函数、记录测量实验数据、函数修正、流量计算。本发明的基于射流水表的流量计量方法，通过对样本水流测量数据进行曲线拟合得到流速计算分段函数，并进行流量测试实验对拟合出的流速计算分段函数进行修正处理，进而得到较为精准的最终流速计算分段函数，使对于水流速度的计算不再受到水流温度的影响，从而保证了对于水流流量计算的精确性，提高了射流水表对于水流测量的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及射流水表领域，尤其涉及基于射流水表的流量计量方法、设备、介质及产品。
背景技术
根据射流表工作原理，在温度一定条件下，斯特劳哈系数(Strouhal number，是在流体力学中讨论物理相似与模化时引入的相似准则)为常数，射流水表的中计算的水流流速与采集到的射流振荡频率比值为一定值；根据此原理，通过测量射流振荡频率，可以换算出水流流速的大小，进而根据水流流速和水流的流淌时间可以计算得到用水量大小。
但是随着水温不断变化，导致相同水流流速对应的射流振荡频率也会发生变化，因此根据水流流速与射流振荡频率原始的比值关系发生变化，从而会造成根据射流振荡频率计算的水流速度并不准确，最终造成水流的总流量的计量结果也不准确，出现测量误差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供基于射流水表的流量计量方法，其能解决随着水温不断变化，导致水流流速与射流振荡频率原始的比值关系发生变化，从而会造成根据射流振荡频率计算的水流速度并不准确，最终造成水流的总流量的计量结果也不准确，出现测量误差的问题。
本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决随着水温不断变化，导致水流流速与射流振荡频率原始的比值关系发生变化，从而会造成根据射流振荡频率计算的水流速度并不准确，最终造成水流的总流量的计量结果也不准确，出现测量误差的问题。
本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决随着水温不断变化，导致水流流速与射流振荡频率原始的比值关系发生变化，从而会造成根据射流振荡频率计算的水流速度并不准确，最终造成水流的总流量的计量结果也不准确，出现测量误差的问题。
本发明的目的之四在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决随着水温不断变化，导致水流流速与射流振荡频率原始的比值关系发生变化，从而会造成根据射流振荡频率计算的水流速度并不准确，最终造成水流的总流量的计量结果也不准确，出现测量误差的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
基于射流水表的流量计量方法，包括以下步骤：
生成流速计算分段函数，采用预设线性拟合模型对预先存储的所有含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据进行曲线拟合，得到若干流速计算分段函数，每个流速计算分段函数与唯一的预设温度范围和预设振荡频率范围对应，将所述流速计算分段函数作为初步流速计算分段函数输入至射流水表中用于对水流速度进行计算；
记录测量实验数据，采用射流水表对标准体积的测试水流进行流量测试实验，并采集测试水流对应的测试水流参数，根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积；
函数修正，判断所述实际测试体积是否等于所述标准体积，若是，则将所述流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数，若否，则对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理，将修正后的流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数；
流量计算，接收当前水流对应的含有当前温度和当前振荡频率的当前水流参数，根据所述当前温度和所述当前振荡频率出对应的最终流速计算分段函数，根据筛选出的最终流速计算分段函数与所述当前水流参数计算出当前水流的流量值。
进一步地，所述测试水流参数包括测试温度、测试振荡频率以及测试水流时间，所述根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积具体为：筛选出与所述测试温度对应的预设温度范围内以及所述测试振荡频对应的预设振荡频率范围，根据筛选出的预设温度范围和预设振荡频率范围对应流速计算分段函数以及所述测试温度、测试振荡频率计算出测试水流流速，根据测试水流流速以及所述测试水流时间计算出实际测试体积。
进一步地，所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理为：计算出所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数在所述测试温度下的最大临界流速和最小临界流速，根据所述最大临界流速、所述最小临界流速以及所述测试水流时间计算出最大临界体积和最小临界体积，根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值，判断当前误差值是否超过预设允许误差阈值，若是，则根据所述当前误差值修正所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数，若否，则将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数舍弃。
进一步地，所述根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值具体为：根据所述最大临界体积、最小临界体积以及实际测试体积计算出误差参量，根据所述误差参量计算出当前误差值。
进一步地，所述误差参量包括第一误差参量、第二误差参量以及第三误差参量。
进一步地，所述最大临界流速根据将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数对应的预设振荡频率范围中的最大值以及所述测试温度代入至对应所述流速计算分段函数计算得到的最大水流流速，所述最小临界流速根据将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数对应的预设振荡频率范围中的最小值以及所述测试温度代入至对应所述流速计算分段函数计算得到的最小水流流速。
进一步地，在所述生成流速计算分段函数之前还包括：采集样本水流测量数据，采集不同样本温度的水流在不同样本流速进行流动时对应的样本振荡频率，记录若干组含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
本发明的目的之四采用以下技术方案实现：
一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请中的基于射流水表的流量计量方法，通过对样本水流测量数据进行曲线拟合得到流速计算分段函数，并进行流量测试实验对拟合出的流速计算分段函数进行修正处理，进而得到较为精准的最终流速计算分段函数，在对当前的水流进行流量计算时根据所述当前温度和所述当前振荡频率出对应的经过修正处理的最终流速计算分段函数，根据筛选出的最终流速计算分段函数与所述当前水流参数计算出当前水流的流量值，在流量计量的过程中，将水流温度这一变化量作为参量筛选对应的经过修正处理的精准流速计算分段函数，使对于水流速度的计算不再受到水流温度的影响，从而保证了对于水流流量计算的精确性，提高了射流水表对于水流测量的准确率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的基于射流水表的流量计量方法的流程示意图；
图2为本发明的基于射流水表的流量计量方法中曲线拟合的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本申请中的基于射流水表的流量计量方法，包括以下步骤：
采集样本水流测量数据，采集不同样本温度的水流在不同样本流速进行流动时对应的样本振荡频率，记录若干组含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据。
生成流速计算分段函数，采用预设线性拟合模型对预先存储的所有含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据进行曲线拟合，得到若干流速计算分段函数，每个流速计算分段函数与唯一的预设温度范围和预设振荡频率范围对应，将所述流速计算分段函数作为初步流速计算分段函数输入至射流水表中用于对水流速度进行计算。上述预设线性拟合模型为常见的线性拟合模型，例如简单线性回归模型或岭回归模型或Lasso回归或弹性网络回归模型或贝叶斯岭回归模型或最小回归角回归模型或偏最小二乘法回归模型或分位数回归模型。如图2所示，将前述的每组样本水流测量数据中的三个参量：样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率均代入至现行拟合模型进行拟合，从图2中可以看出，建立包括上述三种参量的三维坐标系，最终三者的关系呈现为一种线性关系，即得到上述流速计算分段函数，每一个流速计算分段函数与唯一的预设温度范围和预设振荡频率范围，第i个流速计算分段函数如公式(1)所示：
v＝ai*f+bi*DT+ci (1)
其中，v为水流流速；ai、bi、ci为第i个流速计算分段函数中对应的固定计算系数，且为固定值；f为振荡频率；DT为温度值。从上述可知不同的流速计算分段函数的区别仅仅在于ai、bi、ci这三个固定计算系数不同。
记录测量实验数据，采用射流水表对标准体积的测试水流进行流量测试实验，并采集测试水流对应的测试水流参数，根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积。在本实施例中，所述测试水流参数包括测试温度、测试振荡频率以及测试水流时间，所述根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积具体为：筛选出与所述测试温度对应的预设温度范围内以及所述测试振荡频对应的预设振荡频率范围，根据筛选出的预设温度范围和预设振荡频率范围对应流速计算分段函数以及所述测试温度、测试振荡频率计算出测试水流流速，根据测试水流流速以及所述测试水流时间计算出实际测试体积。对上述距离说明：假设测试温度为25℃，测试振荡频率为50次/秒，假设某一流速计算分段函数对应的预设温度范围为10℃～30℃且对应的预设振荡频率范围为20次/秒～60次/秒则，此时测试水流参数的两个参数均落入在上述预设温度范围为10℃～30℃和预设振荡频率范围为20次/秒～60次/秒内，则将预设温度范围为10℃～30℃和预设振荡频率范围为20次/秒～60次/秒内对应的这一流速计算分段函数作为测试温度为25℃，测试振荡频率为50次/秒对应的函数，即得到具有唯一的固定计算系数的上述公式(1)的等式，最后将测试温度为25℃，测试振荡频率为50次/秒代入至具有对应固定计算系数的公式(1)中，计算出测试水流流速，将测试水流流速乘以测试水流时间就得到实际测试体积。
函数修正，判断所述实际测试体积是否等于所述标准体积，若是，则将所述流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数，若否，则对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理，将修正后的流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数。在本实施例中，上述对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理为：计算出所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数在所述测试温度下的最大临界流速和最小临界流速，在本实施例中在测试温度为定时的情况下，选取流速计算分段函数对应的预设振荡频率范围中的最大值和最小值代入流速计算分段函数中，就会得到最大临界流速、所述最小临界流速。根据所述最大临界流速、所述最小临界流速以及所述测试水流时间计算出最大临界体积和最小临界体积，根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值，判断当前误差值是否超过预设允许误差阈值，若是，则根据所述当前误差值修正所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数，若否，则将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数舍弃。
优选地，所述根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值具体为：根据所述最大临界体积、最小临界体积以及实际测试体积计算出误差参量，所述误差参量包括第一误差参量、第二误差参量以及第三误差参量，根据所述误差参量计算出当前误差值。计算第一误差参量公式(2)所示，计算第二误差参量如公式(3)所示，计算公式(4)所示：
其中，
为第一误差参量，V1为最大临界体积，V0为实际测试体积。
其中，β为第二误差参量，V2为最小临界体积，V0为实际测试体积。
其中，δ为第三误差参量，Vm为标准体积，V0为实际测试体积。
通过上述求出第一误差参量、第二误差参量以及第三误差参量后，令当前误差值为e，则e＝max(α,β,δ)-min(α,β,δ)；若当前误差值是否超过预设允许误差阈值，则将根据所述当前误差值修正所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数，假设测试水流参数对应的所述流速计算分段函数如公式(5)所示：
v(n)＝an*f+bn*DT+cn (5)
其中，an、bn、cn为第n个流速计算分段函数中对应的固定计算系数，v(n)为第n个流速计算分段函数中对应的水流流速，f为振荡频率；DT为温度值。则修正后的则修正后的流速计算分段函数如公式(6)所示：
其中，v(m)为第n个流速计算分段函数经过修正处理后对应的水流流速，an、bn、cn为第n个流速计算分段函数中对应的固定计算系数，
为第一误差参量，β为第二误差参量，δ为第三误差参量，f为振荡频率；DT为温度值。通过此种方式对所有流速计算分段函数进行测试以及修正处理。
流量计算，接收当前水流对应的含有当前温度和当前振荡频率的当前水流参数，当前水流参数还包括当前水流时间，根据所述当前温度和所述当前振荡频率出对应的最终流速计算分段函数，根据筛选出的最终流速计算分段函数与当前温度以及当前振荡频率计算出当前水流流速，根据当前水流流速和当前水流时间计算出当前水流的流量值。
本发明还提供一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本申请中所述的基于射流水表的流量计量方法。
本申请中的基于射流水表的流量计量方法，通过对样本水流测量数据进行曲线拟合得到流速计算分段函数，并进行流量测试实验对拟合出的流速计算分段函数进行修正处理，进而得到较为精准的最终流速计算分段函数，上述测试以及修正过程对所有经过曲线拟合得到的流速计算分段函数进行了修正处理，规避了因上述流速计算分段函数带来的计算误差；在对当前的水流进行流量计算时根据所述当前温度和所述当前振荡频率出对应的经过修正处理的最终流速计算分段函数，根据筛选出的最终流速计算分段函数与所述当前水流参数计算出当前水流的流量值，在流量计量的过程中，将水流温度这一变化量作为参量筛选对应的经过修正处理的精准流速计算分段函数，使对于水流速度的计算不再受到水流温度的影响，从而保证了对于水流流量计算的精确性，提高了射流水表对于水流测量的准确率。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：包括以下步骤：
生成流速计算分段函数，采用预设线性拟合模型对预先存储的所有含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据进行曲线拟合，得到若干流速计算分段函数，每个流速计算分段函数与唯一的预设温度范围和预设振荡频率范围对应，将所述流速计算分段函数作为初步流速计算分段函数输入至射流水表中用于对水流速度进行计算；
记录测量实验数据，采用射流水表对标准体积的测试水流进行流量测试实验，并采集测试水流对应的测试水流参数，根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积；
函数修正，判断所述实际测试体积是否等于所述标准体积，若是，则将所述流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数，若否，则对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理，将修正后的流速计算分段函数作为最终流速计算分段函数；
流量计算，接收当前水流对应的含有当前温度和当前振荡频率的当前水流参数，根据所述当前温度和所述当前振荡频率出对应的最终流速计算分段函数，根据筛选出的最终流速计算分段函数与所述当前水流参数计算出当前水流的流量值。
2.如权利要求1所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：所述测试水流参数包括测试温度、测试振荡频率以及测试水流时间，所述根据测试水流参数以及对应的所述流速计算分段函数计算出实际测试体积具体为：筛选出与所述测试温度对应的预设温度范围内以及所述测试振荡频对应的预设振荡频率范围，根据筛选出的预设温度范围和预设振荡频率范围对应流速计算分段函数以及所述测试温度、测试振荡频率计算出测试水流流速，根据测试水流流速以及所述测试水流时间计算出实际测试体积。
3.如权利要求2所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数进行修正处理为：计算出所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数在所述测试温度下的最大临界流速和最小临界流速，根据所述最大临界流速、所述最小临界流速以及所述测试水流时间计算出最大临界体积和最小临界体积，根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值，判断当前误差值是否超过预设允许误差阈值，若是，则根据所述当前误差值修正所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数，若否，则将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数舍弃。
4.如权利要求3所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：所述根据所述最大临界体积、最小临界体积、实际测试体积以及标准体积计算出当前误差值具体为：根据所述最大临界体积、最小临界体积以及实际测试体积计算出误差参量，根据所述误差参量计算出当前误差值。
5.如权利要求4所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：所述误差参量包括第一误差参量、第二误差参量以及第三误差参量。
6.如权利要求3所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：所述最大临界流速根据将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数对应的预设振荡频率范围中的最大值以及所述测试温度代入至对应所述流速计算分段函数计算得到的最大水流流速，所述最小临界流速根据将所述对测试水流对应的所述流速计算分段函数对应的预设振荡频率范围中的最小值以及所述测试温度代入至对应所述流速计算分段函数计算得到的最小水流流速。
7.如权利要求3所述的基于射流水表的流量计量方法，其特征在于：在所述生成流速计算分段函数之前还包括：采集样本水流测量数据，采集不同样本温度的水流在不同样本流速进行流动时对应的样本振荡频率，记录若干组含有样本温度、样本水流流速以及样本振荡频率的样本水流测量数据。
8.一种电子设备，其特征在于包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行权利要求1-7中任意一项所述的基于射流水表的流量计量方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行权利要求1-7中任意一项所述的基于射流水表的流量计量方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任意一项所述的基于射流水表的流量计量方法。
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