CN114777861A - 超声波水表测量抗干扰方法、系统及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波水表测量抗干扰方法，包括以下步骤：预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；利用修正值，对所有的流量信息进行修正；对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。根据本发明提出的超声波水表测量抗干扰方法，能对流量信息进行修正，使其获得的结果更准确，且能根据均方差判断流量信息的值是否存在错误。本发明还公开了一种采用上述方法的系统、可读存储介质。

Description

超声波水表测量抗干扰方法、系统及可读存储介质

技术领域

本发明涉及智能水表技术领域，特别是涉及一种超声波水表测量抗干扰方法、系统及可读存储介质。

背景技术

随着社会的进步，越来越多的用户开始选择智能水表，智能水表已慢慢代替以前的机械式水表。

超声波水表和传统机械式水表相比较，精度较高、可靠性好、量程比款、使用寿命长、无任何活动部件、不需要进行参数设置、安装角度可任意选择等。超声波水表采用的是超声波时差原理对管道内的流量计进行计量计算的，采用的是工业级的电子元器件制造而成的全电子水表。由于超声波水表是非接触式仪表，在管道内，不对流体造成改变，测量结果不受流体温度、密度等影响，不对管道进行磨损，压力小。

虽然超声波水表较以往的机械水表具有较大的优势，但易受气泡影响、易受水垢影响、易受水温影响。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种不易受影响的超声波水表测量抗干扰方法。

一种超声波水表测量抗干扰方法，包括以下步骤：

预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；

利用修正值，对所有的流量信息进行修正；

对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

根据本发明提出的超声波水表测量抗干扰方法，能对流量信息进行修正，使其获得的结果更准确，且能根据均方差判断流量信息的值是否存在错误。

另外，根据本发明提供的超声波水表测量抗干扰方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述方法还包括：

若均方差大于或等于预设值，则剔除所述流量信息中偏差最大的值，对剩余的所述流量信息的值求平均值，以该均值作为输出结果。

进一步地，若均方差大于或等于预设值，将流量信息按时序计算偏差值。

进一步地，所述将流量信息按时序计算偏差值的步骤之后还包括：

获取数组两端的值，若两端的值小于预设的低流量值，则直接剔除该数据。

进一步地，所述将流量信息按时序计算偏差值的步骤之后还包括：

若均方差大于或等于预设值，当流量信息的值中存在多个小于预设的低流量值的数值，其占比达到预设比例时，中断本次计算，以下一个预设时长获得的结果作为输出结果。

进一步地，所述方法还包括：

在水表中预设称重模块，所述称重模块用于储存部分经过所述超声波测量组件的水，并对该部分水量进行称重，并预设基准重量信息；

获取所述称重模块内的当前重量信息，根据所述基准重量信息和当前重量信息，计算修正值。

本发明另一个目的在于提供一种超声波水表测量抗干扰系统，包括：

测量模块，预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；

修正模块，利用修正值，对所有的流量信息进行修正；

输出模块，对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的流程示意图；

图2是本发明第二实施例的流程示意图；

图3是本发明第七实施例的称重模块的结构示意图；

图4是本发明第八实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

请参阅图1，本发明的第一实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，包括以下步骤：

S1.预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息。

在本实施例中，由于超声波水表上本身设有超声波测量组件，当有液体发生流动时，超声波的信号即会发生变化，即可自动检测到液体流动。

可以理解的是，超声波测量组件中一般都设有一个测量管，当水流过该管道时，即可测得水的流速，结合预设的管道横截面积，即可获得水流的流量。

应当指出的是，超声波在水中传播的速度为1500m/s左右，而水表中的两个超声波换能器的距离一般不超过0.3m，则水表能在0.0002秒左右的时间内即可测得结果，即1秒内能最多可测得5000次结果。本实施例可通过在短时内多次测得的结果，利用多个流量信息获得更真实的流量值。

S2.利用修正值，对所有的流量信息进行修正。

需要说明的是，由于超声波水表容易受到水质的干扰，比如杂质和气泡，从而影响测量结果，因此需要对流量进行修正。修正值可以为预设设置的固定值，也可以根据实际情况进行调整输入，或自动检测每日的情况更新修正值。

在本实施例中，修正值选为固定值0.95。

S3.对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

在本实施例中，预设时长选用T＝1s，在1s内，即认为用户在持续用水，指定周期选用t＝0.2s，则在预设时长内，可获得5个流量信息的值。预设值选用σ₀＝0.1，即当流量信息的值的均方差σ<0.1时，则以流量信息的均值作为输出结果，以该输出结果作为最终流量结果。

请参阅图2，本发明的第二实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，本实施例与第一实施例基本一致，不同之处在于：

S4.若均方差大于或等于预设值，则剔除所述流量信息中偏差最大的值，对剩余的所述流量信息的值求平均值，以该均值作为输出结果。

需要说明的是，获得的结果可形成数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}，先对该数据求初始平均值x_p，再计算数组中每个数据的偏差值，如下式所示：

Δx_n＝|x_n-x_p|

采用上式即可获得最大偏差值对应的x_n数值，剔除该值即可完成剔除所述流量信息中偏差最大的值。

可以理解的是，若其中某一值的偏差过大，则其必然为受影响较大的数值，剔除可提高测量的精度。

本发明的第三实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，本实施例与第二实施例基本一致，不同之处在于：

若均方差大于或等于预设值，在获得数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}，按时序计算偏差值如下：

Δx_n＝|x_n-x_n-1|

采用上述偏差方法获得的偏差值，能更精确地获得某一时间前后的偏差，即在极短的时间内，如0.4s，偏差不应该出现很大的变化，若确实出现了较大的变化，则其为异常数据的可能性更大，以此方法剔除偏差最大的值，获得的结果的更为准确。

本发明的第四实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，本实施例与第三实施例基本一致，不同之处在于：

若均方差大于或等于预设值，在获得数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}，按时序计算偏差值，并获取数组两端的值，若两端的值小于预设的低流量值，则直接剔除该数据。

在本实施例中，低流量值可选为0.5m³/s，低于该值则说明数据明显异常。

可以理解的是，若数组为{0.2,3,4,5,6}，其中0.2为明显为异常数据，此时将不再计算偏差值，直接将0.2剔除，该方法可降低系统的运算负荷，从而降低水表的能耗。

本发明的第五实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，本实施例与第三实施例基本一致，不同之处在于：

若均方差大于或等于预设值，当数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}中存在多个小于预设的低流量值的数值，其占比达到预设比例时，中断本次计算，以下一个预设时长获得的结果作为输出结果。

需要说明的是，若当数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}中存在多个小于预设的低流量值的数值时，说明水表的数据存在严重问题或水表存在漏水缺水的情况，应当记录为错误，并向用户或厂家反馈。比如，数组中具有10个数据，其中30％的数据都小于0.5m³/s，则不再进行计算，等待开始下一个预设时长的计算，若下一个预设时长的仍然存在相同的问题，则停止计算，继续获取下一个预设时长的数据，依次类推。

本发明的第六实施例提出一种超声波水表测量抗干扰方法，本实施例与第一实施例基本一致，不同之处在于：

S21.在水表中预设称重模块，所述称重模块用于储存部分经过所述超声波测量组件的水，并对该部分水量进行称重，并预设基准重量信息，获取所述称重模块内的当前重量信息，根据所述基准重量信息和当前重量信息，计算修正值。

请参阅图3，在本实施例中，在水表的测量管1上设有一个称重模块2，且称重模块2通过连接管3与测量管1连通，当测量管1内有水流动时，会充满称重模块2，称重模块2的自身重量和容量是固定的，只要获得称重模块2充水后的重量，即可获得通过测量管1的水的实际密度。利用实际密度和标准水密度(10³kg/m³)之间的比值，以此比值作为修正值。

例如，若测得实际密度为0.98*10³kg/m³，即理解为水中含有杂质或气泡，影响了超声波的传播，选定修正值为0.98，假如测得的初始流量为100m³，则实际流量则为98m³，以此提高了测量精度，使该水表不仅能用于住宅测量，还能用于部分高精度测量上。

需要说明的是，在本实施例中，连接管3选用软管，称重模块2放置在一个具有秤盘功能的平台上，即称重模块2通过外部测量组件获得其重量。在其他实施中，也可以在称重模块2内部的底部设置压强传感器，称重模块2设置在测量管1的上方，通过压强传感器以此获得称重模块2内水的重量。

对于测量管1和称重模块2内的水质，当测量管1的水质发生改变时，称重模块2内的水会与测量管1内的水进行对流，或者测量1内的水会扩散至称重模块2内，最终测量管1和称重模块2内的水质将会保持一致。若用户担心扩散时间可能影响测量结果，可在在一定时间内反复测量以获得更为准确的修正值。

请参阅图4，本发明的第七实施例提出一种超声波水表测量抗干扰系统，包括：

测量模块，预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；

修正模块，利用修正值，对所有的流量信息进行修正；

输出模块，对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

在本实施例中，由于超声波水表上本身设有超声波测量组件，当有液体发生流动时，超声波的信号即会发生变化，即可自动检测到液体流动。

可以理解的是，超声波测量组件中一般都设有一个测量管，当水流过该管道时，即可测得水的流速，结合预设的管道横截面积，即可获得水流的流量。

应当指出的是，超声波在水中传播的速度为1500m/s左右，而水表中的两个超声波换能器的距离一般不超过0.3m，则水表能在0.0002秒左右的时间内即可测得结果，即1秒内能最多可测得5000次结果。本实施例可通过在短时内多次测得的结果，利用多个流量信息获得更真实的流量值。

需要说明的是，由于超声波水表容易受到水质的干扰，比如杂质和气泡，从而影响测量结果，因此需要对流量进行修正。修正值可以为预设设置的固定值，也可以根据实际情况进行调整输入，或自动检测每日的情况更新修正值。

在本实施例中，修正值选为固定值0.95。

在本实施例中，预设时长选用T＝1s，在1s内，即认为用户在持续用水，指定周期选用t＝0.2s，则在预设时长内，可获得5个流量信息的值。预设值选用σ₀＝0.1，即当流量信息的值的均方差σ<0.1时，则以流量信息的均值作为输出结果，以该输出结果作为最终流量结果。

更进一步地，若均方差大于或等于预设值，则剔除所述流量信息中偏差最大的值，对剩余的所述流量信息的值求平均值，以该均值作为输出结果。

需要说明的是，获得的结果可形成数组{x₁,x₂,x₃,…x_n}，先对该数据求初始平均值x_p，再计算数组中每个数据的偏差值，如下式所示：

Δx_n＝|x_n-x_p|

采用上式即可获得最大偏差值对应的x_n数值，剔除该值即可完成剔除所述流量信息中偏差最大的值。

可以理解的是，若其中某一值的偏差过大，则其必然为受影响较大的数值，剔除可提高测量的精度。

本发明第八实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求上述实施例所述的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；

利用修正值，对所有的流量信息进行修正；

对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

2.根据权利要求1所述的超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，所述方法还包括：

若均方差大于或等于预设值，则剔除所述流量信息中偏差最大的值，对剩余的所述流量信息的值求平均值，以该均值作为输出结果。

3.根据权利要求2所述的超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，若均方差大于或等于预设值，将流量信息按时序计算偏差值。

4.根据权利要求3所述的超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，所述将流量信息按时序计算偏差值的步骤之后还包括：

获取数组两端的值，若两端的值小于预设的低流量值，则直接剔除该数据。

5.根据权利要求3所述的超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，所述将流量信息按时序计算偏差值的步骤之后还包括：

若均方差大于或等于预设值，当流量信息的值中存在多个小于预设的低流量值的数值，其占比达到预设比例时，中断本次计算，以下一个预设时长获得的结果作为输出结果。

6.根据权利要求1所述的超声波水表测量抗干扰方法，其特征在于，所述方法还包括：

在水表中预设称重模块，所述称重模块用于储存部分经过所述超声波测量组件的水，并对该部分水量进行称重，并预设基准重量信息；

获取所述称重模块内的当前重量信息，根据所述基准重量信息和当前重量信息，计算修正值。

7.一种超声波水表测量抗干扰系统，其特征在于，包括：

测量模块，预设超声波测量组件的管道横截面积，当检测到液体流动时，在预设时长内，每隔指定周期获取一次流量信息；

修正模块，利用修正值，对所有的流量信息进行修正；

输出模块，对所有流量信息的值计算均方差，若均方差小于预设值，则以所述流量信息的均值作为输出结果。

8.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述的方法。

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