CN116026437A - 一种基于nfc通信的超声水表校检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及NFC通信技术领域，公开了一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其技术方案包括以下步骤：S1，校检表设备通过NFC通道与水表建立连接；S2，配置超声水表参数信息；S3，记录实验环境下，表内上下游绝对飞行时间、表内绝对飞行时间差、表内计算流量、实际流量、表内计算温度、实际温度；S4，根据实际流量及实际温度，修正表内参数，使表内计算流量与实际流量一致。本发明通过NFC通道，实现低能耗、快速、无接触的检表方式，从而增加产品寿命，提高校检效率。
Description
技术领域
本发明涉及高频无线通信及超声水表技术领域，尤其涉及一种基于NFC通信的超声水表校检方法。
背景技术
在水表的生产过程中，对表计进行出厂前的校检是一项十分重要且直接关乎产品质量的工作。
首先，在超声水表的常规校检流程中，需要使用红外、蓝牙等通信接口来实现数据通信，此方式功耗较大，对功耗要求高的超声水表而言并不适合。其次超声水表校检不同于传统机械表检定，除检定外，超声水表还需要进行校准操作，校准过程需要根据实际流量进行校准系数修正，涉及多步计算，计算过程复杂，而且判定标准需凭人工经验，过程反复迭代，此方式不仅效率低，而且往往会引入由于人工失误导致的错误。
因此，无论是对于产品自身的可靠性还是企业的生产和发展，如何降低校检表过程中的能耗，提高超声水表的校检效率和精度，都是一项亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有超声水表校检过程中存在的不足，提出了一种基于NFC通信的超声水表校检方法。该方法利用NFC作为通信载体，配合校检表设备，实现了对超声水表的快速、无接触校检，极大提高了校检效率和精度。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于NFC通信的超声水表校检方法，包括以下步骤：
S1：校检表设备通过NFC通道与超声水表建立连接，包括：
S11：NFC标签检测到外界有效磁场后，通知表端MCU对NFC标签进行上电处理；
S12：NFC读卡器探测到NFC标签后，通过射频场将NFC标签配置为FTM模式；
S13：校检表设备通过NFC通道，向超声水表发送连接指令；
S14：超声水表收到校检表设备连接指令后，回复连接确认指令；
S15：校检表设备收到回复确认指令，与超声水表成功建立连接。
S2：配置超声水表参数信息，包括：
S21：校检表设备通过NFC通道，自动配置表号参数；
S22：校检表设备通过NFC通道，自动配置计量相关参数。
S3：记录实验环境下，表内上下游绝对飞行时间、表内绝对飞行时间差、表内计算流量、实际流量、表内计算温度、实际温度，上下游绝对飞行时间和表内绝对飞行时间差通过超声波信号的采样值计算得出，表内计算流量由绝对飞行时间差经过计算得出，包括：
S31：通过校检表设备内置自动化脚本，分别进行5℃、15℃、25℃、35℃、45℃下，Q1、Q2、Q3、Q4流量点实验；
S32：通过NFC通道，实时传出表内数据；
S33：校检表设备自动存储记录表内传出数据项，及对应的实际流量、实际温度。
S4：根据实际流量及实际温度，修正表内参数，使表内计算流量与实际流量一致，包括：
S41：根据表内计算温度与实际温度，将上下游绝对飞行时间与温度进行线性拟合，得出温度拟合系数，自动修正温度拟合系数，使表内计算温度与实际温度一致；
S42：根据表内流量和实际流量，校检表设备根据表内计算流量、实际流量，计算出表内计算误差，根据误差自动调整校准系数，自动修正对应温度下的校准系数；
S43：修正完成后，通过NFC通道，将修正后的温度拟合系数及校准系数更新到表端。
进一步地，所述S1中的校检表设备包括NFC天线、NFC读卡器、安装有校检表软件的电脑，NFC天线用于与超声水表的NFC天线进行通信；NFC读卡器用于读取NFC天线中的数据和向NFC天线发送来着校检表软件的数据；电脑装有校检表软件，用于接收、发送、分析数据，包括参数信息、计量数据。
进一步地，所述S1中NFC为近场通信技术，英文全称为Near FieldCommunication。
进一步地，所述S11中MCU为微控制单元。
进一步地，所述S12中FTM模式为快速传输模式，是NFC标签支持的一种数据传输模式。
本发明的有益技术效果：1、使用NFC检表降低了能耗；2、减少人工操作，提高了检表效率；3、无接触检表减少了外界环境噪声对超声波信号的干扰；4、自动化检表减少中间环节差错，提高了检表准确性。
附图说明
图1为本发明超声水表与NFC相关的结构图。
图2为本发明校检表设备关键件组成图。
图3为本发明校检表总流程图。
图4为本发明校检表设备通过NFC通道与水表建立连接流程图。
图5为本发明校检表设备配置水表参数流程图。
图6为本发明记录实验数据流程图。
图7为本发明计量修正流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例：
一种基于NFC通信的超声水表校检方法，包括以下步骤：
超声水表结构如图1所示，包括MCU主控芯片、NFC标签、NFC天线。
校检表设备如图2所示，包括NFC天线、NFC读卡器、安装有校检表软件的电脑，NFC天线用于与超声水表的NFC天线进行通信；NFC读卡器用于读取NFC天线中的数据和向NFC天线发送来着校检表软件的数据；电脑装有校检表软件，用于接收、发送、分析数据。
校检表流程如图3所示，包括如下步骤：
S1：校检表设备通过NFC通道与超声水表建立连接，如图4所示，包括：
S11：将校检表设备的NFC天线放在超声水表的NFC天线正上方，距离10cm内，当NFC标签检测到外界有效磁场后，会通知表端MCU 对NFC标签进行上电处理；
S12：相应的，NFC读卡器探测到NFC标签后，通过射频场将NFC标签配置为FTM模式（快速传输模式）；
S13：校检表设备通过NFC通道，向超声水表发送连接指令；
S14：超声水表收到校检表设备连接指令后，回复连接确认指令；
S15：校检表设备收到回复确认指令，与超声水表成功建立连接。
S2：配置超声水表参数信息，如图5所示，包括：
S21：校检表设备通过NFC通道，自动配置表号参数，表号内容根据脚本规则自动生成；
S22：校检表设备通过NFC通道，自动配置计量相关参数，计量相关参数包含但不限于声路长度、信号增益、换能器频率、采样频率、采样周期、单次采样持续时间、原始温度拟合系数、原始校准系数。
S3：记录实验环境下，表内上下游绝对飞行时间、表内绝对飞行时间差、表内计算流量、实际流量、表内计算温度、实际温度，如图6所示，包括：
S31：通过校检表设备内置自动化脚本，分别进行5℃、15℃、25℃、35℃、45℃下，Q1、Q2、Q3、Q4流量点实验，Q1、Q2实验过程需要走0.4升水，Q2、Q3实验过程需要走50升水，根据公式，其中为体积，为流量，为时间，可得实验时间由流量和体积确定；
S32：通过NFC通道，实时传出表内数据，包括但不限于表内上下游绝对飞行时间、表内绝对飞行时间差、表内计算流量、表内计算温度；
其中，传出频率根据计量频率一致，为4Hz；
S33：校检表设备自动存储记录表内传出数据项，及对应的实际流量、实际温度。
S4：根据实际流量及实际温度，修正表内参数，使表内计算流量与实际流量一致，如图7所示，包括：
S41：根据表内计算温度与实际温度，自动修正温度拟合系数，使表内计算温度与实际温度一致，自动修正温度拟合系数过程具体为：
首先根据公式，其中为水中声速，为体积流量，为上游绝对飞行时间，为下游绝对飞行时间，计算出水中声速，由上式可以看出，水中声速与上下游绝对飞行时间呈线性关系，而水中声速与温度也具有一一对应关系，所以可以将上下游绝对飞行时间与温度进行线性拟合，最终得出温度拟合系数；
其中，拟合过程由校检表设备内置脚本，根据上述实验数据，自动生成上下游绝对飞行时间与温度的对应关系表，此表即为温度拟合系数；
S42：根据表内流量和实际流量，校检表设备根据表内计算流量、实际流量，计算出表内计算误差，根据误差自动修正对应温度下的校准系数；
S43：修正完成后，通过NFC通道，将修正后的温度拟合系数及校准系数更新到表端。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：校检表设备通过NFC通道与超声水表建立连接，包括：
S11：NFC标签检测到外界有效磁场后，通知表端MCU对NFC标签进行上电处理；
S12：NFC读卡器探测到NFC标签后，通过射频场将NFC标签配置为FTM模式；
S13：校检表设备通过NFC通道，向超声水表发送连接指令；
S14：超声水表收到校检表设备连接指令后，回复连接确认指令；
S15：校检表设备收到回复确认指令，与超声水表成功建立连接；
S2：配置超声水表参数信息，包括：
S21：校检表设备通过NFC通道，自动配置表号参数；
S22：校检表设备通过NFC通道，自动配置计量相关参数；
S3：记录实验环境下，表内上下游绝对飞行时间、表内绝对飞行时间差、表内计算流量、实际流量、表内计算温度、实际温度，上下游绝对飞行时间和表内绝对飞行时间差通过超声波信号的采样值计算得出，表内计算流量由绝对飞行时间差经过计算得出，包括：
S31：通过校检表设备内置自动化脚本，分别进行5℃、15℃、25℃、35℃、45℃下，Q1、Q2、Q3、Q4流量点实验；
S32：通过NFC通道，实时传出表内数据；
S33：校检表设备自动存储记录表内传出数据项，及对应的实际流量、实际温度；
S4：根据实际流量及实际温度，修正表内参数，使表内计算流量与实际流量一致，包括：
S41：根据表内计算温度与实际温度，将上下游绝对飞行时间与温度进行线性拟合，得出温度拟合系数，自动修正温度拟合系数，使表内计算温度与实际温度一致；
S42：根据表内流量和实际流量，校检表设备根据表内计算流量、实际流量，计算出表内计算误差，根据误差自动调整校准系数，自动修正对应温度下的校准系数；
S43：修正完成后，通过NFC通道，将修正后的温度拟合系数及校准系数更新到表端。
2.根据权利要求1所述的一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其特征在于，所述S1中的校检表设备包括NFC天线、NFC读卡器、安装有校检表软件的电脑，NFC天线用于与超声水表的NFC天线进行通信；NFC读卡器用于读取NFC天线中的数据和向NFC天线发送来着校检表软件的数据；电脑装有校检表软件，用于接收、发送、分析数据，包括参数信息、计量数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其特征在于，所述S1中NFC为近场通信技术，英文全称为Near Field Communication。
4.根据权利要求1所述的一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其特征在于，所述S11中MCU为微控制单元。
5.根据权利要求1所述的一种基于NFC通信的超声水表校检方法，其特征在于，所述S12中FTM模式为快速传输模式，是NFC标签支持的一种数据传输模式。
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