CN116539088B - 一种用于仪表的泡水深度判断方法、检测系统及方法 - Google Patents

一种用于仪表的泡水深度判断方法、检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于仪表的泡水深度判断模型，是通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度；本申请的模型通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度，可以实现智能仪表无人值守情况下的泡水检测。本申请方案判断方法简单，无需增加额外硬件成本，并实现无人值守，用于智能仪表的泡水检测，可以有效防止智能仪表因为长期泡水而影响使用或对智能仪表造成损坏的问题。非无线智能仪表可以在加装无线传输装置后实现本方法检测。

Description

一种用于仪表的泡水深度判断方法、检测系统及方法
技术领域
本发明属于仪表故障检测技术领域，具体涉及一种用于仪表的泡水检测系统及检测方法。
背景技术
仪表的安装环境比较复杂，有些仪表可能安装于地井环境中，雨季或大雨过后地井水位升高，水表存在泡水情况；仪表泡水会导致无线信号传输受干扰，数据无法上传；长期泡水仪表存在进水导致电路损坏的风险。
现有智能仪表泡水检测方法及各自特点：1.使用水体检测电路检测泡水，特点：水体检测电路可以检测智能仪表泡水，但是检测电路必须在智能仪表外壳预留检测点，增加了智能仪表外壳设计的难度，增加了额外成本。而且检测电路也需要额外增加成本设计。导致成本高。2.人工定期巡查，特点：该泡水检测具有一定的局限性，特别是隐蔽安装环境，人员实施难度大，人工成本高，并增加人员的不安全性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于仪表的泡水深度判断模型，是通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度；判断方法如下：
其中：RSSI为采集器的信号强度值，单位为dBm，fi为信号影响因子，△L为泡水深度，RSSImax为无干扰情况下采集器与仪表距离为L时的信号强度值。
在上述方案的基础上，信号影响因子fi由以下方法得到：
其中，△lmax为能接收到信号的最大泡水深度，RSSImin为最大泡水深度下对应的信号强度，且RSSImin为大于20秒的时间内稳定的数值，n为样本数量。
在上述方案的基础上，信号强度的采集方法为
其中，f(RSSI)表示信号强度RSSI的正态分布函数，其中μ为RSSI的期望值，σ2为RSSI的方差，e为自然常数。
在上述方案的基础上，μ与σ2由以下两式得到：
n为样本数量，RSSI表示该样本的信号强度；
n为样本数量，μ为信号强度RSSI正态分布的期望值。
本申请还提供一种用于仪表的泡水深度判断方法，使用上述的判断模型。
本申请同时提供一种用于仪表的泡水检测系统，包括：
用于通过无线传输方式采集仪表测量数据的采集器；
用于通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的远程管理平台；判断时，使用的是上述的判断模型。
本申请提供一种用于仪表的泡水检测方法，包括如下步骤：
(1)在仪表安装后无涉水条件下获取采集器与仪表距离为L时的信号强度值RSSImax，并将该信号强度值进行存储；
(2)仪表使用过程中，远程管理平台通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的；判断时，使用的是权利要求1-5任一项所述的判断模型；
(3)远程管理平台判断出仪表处于泡水状态以及泡水的深度后，通过电话、网络、短信或APP等手段告知用户。
上述的泡水检测方法中，判断模型是存储在远程管理平台上，除此之外，本申请还提供一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现用于仪表的泡水深度判断方法的方法步骤。
除了服务器外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现用于仪表的泡水深度判断方法的方法步骤。
本申请的模型和系统通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度，可以实现智能仪表无人值守情况下的泡水检测。本申请方案判断方法简单，无需增加额外硬件成本，并实现无人值守，用于智能仪表的泡水检测，可以有效防止智能仪表因为长期泡水而影响使用或对智能仪表造成损坏的问题。非无线智能仪表可以在加装无线传输装置后实现本方法检测。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种用于仪表的泡水深度判断模型，是通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度；判断方法如下：
其中：RSSI为采集器的信号强度值，单位为dBm，fi为信号影响因子，△L为泡水深度，RSSImax为无干扰情况下采集器与仪表距离为L时的信号强度值；
基于上述方案，fi在不同环境下是一个动态变化的值，在无干扰环境下经过20次定距离测试，计算所得fi＝2.31。
但在实际应用中干扰在所难免，因此，fi数值可由以下方法计算所得：
在上式中计算得到信号影响因子fi是基于动态校准的理论，即：泡水深度越深，采集器采集到的信号强度越小，记录能接收到信号的最深泡水深度为△Lmax，信号强度记为RSSImin，且RSSImin应该为大于20秒的时间内稳定的数值。
由于无线信号有波动性，因此fi的计算采用了多次采集求平均值的方法。同理，采集器信号强度的采集也是一个不稳定数值记录的过程，此时通常也采用求均值的方式来得到一个相对可靠的数据。但是当外界干扰强度大，采集得到信号强度的奇异点数值会偏差巨大，造成平均数值可靠性降低。测试表明,稳定距离的接收端信号强度的数值分布符合正态分布。所以可采用正态分布的特点截取大概率数值点做过滤，去除两端的奇异点后再做均值,改进后的信号强度采集方法如下：
上式为RSSI的正态分布函数，其中μ为RSSI的期望值，σ2为RSSI的方差，其中μ与σ2的计算由以下两式给出：
上式为RSSI过滤后的计算方法，因为正态分布中样本数值在μ-1.96σ与μ+1.96σ范围内的概率大于95.44％，所以要求每一个求均值的RSSI的样本值必须此范围内，m为n个样本点中数值在μ-1.96σ与μ+1.96σ范围内样本数目。
实施例2
本申请提供一种用于仪表的泡水深度判断方法，具体是使用实施例1中的判断模型。
实施例3
基于实施例1中的判断模型，本申请提供一种用于仪表的泡水深度检测系统，包括：
用于通过无线传输方式采集仪表测量数据的采集器；
用于通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的远程管理平台；判断时，使用的是实施例1中的判断模型。
实施例4
基于实施例1中的判断模型，本申请提供一种用于仪表的泡水深度检测方法，包括如下步骤：
(1)在仪表安装后无涉水条件下获取采集器与仪表距离为L时的信号强度值RSSImax，并将该信号强度值进行存储；
(2)仪表使用过程中，远程管理平台通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的；判断时，使用的是实施例1中的判断模型；
(3)远程管理平台判断出仪表处于泡水状态以及泡水的深度后，通过电话、网络、短信或APP等手段告知用户。
建立一个测试场景，首先在无泡水情况下记录信号强度为RSSImax，然后缓慢加水直至水面恰好完全没过表体，此时△L为0m，此时停止加水，保持水面稳定，采集器多次采集仪表发出的信号强度并上传至远程管理平台，远程管理平台根据如下公式估算水深，与实际水深进行对比，验证计算结果。
重复上述动作，将水位分别加至没过表体0.03m、0.05m、0.08m、0.1m、0.15m、0.2m重复计算、比对，所得结果如下表所示：
实际泡水深度/cm 计算泡水深度/cm 信号衰减强度/dBm
0 0 -3
3 2.98 -32
5 5.02 -40
8 8.09 -62
10 10.02 -79
15 14.77 -87
20 21.06 >-95
本申请中的仪表可以是水表、热表，但是必须是以无线传输的方式进行数据采集的仪表。非无线传输仪表可以在加装无线传输装置后实现本申请的泡水深度检测。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于仪表的泡水深度判断方法，其特征在于，是通过采集器与仪表之间的信号传输强度来判断仪表是否泡水及泡水深度；判断方法如下：
其中：RSSI为采集器的信号强度值，单位为dBm，fi为信号影响因子，△L为泡水深度，RSSImax为无干扰情况下采集器与仪表距离为L时的信号强度值；
信号影响因子fi由以下方法得到：
其中，△Lmax为能接收到信号的最大泡水深度，RSSImin为最大泡水深度下对应的信号强度，且RSSImin为大于20秒的时间内稳定的数值，n为样本数量；
信号强度的采集方法为
其中，f(RSSI)表示信号强度RSSI的正态分布函数，其中μ为RSSI的期望值，σ2为RSSI的方差，e为自然常数；
μ与σ2由以下两式得到：
n为样本数量，RSSI表示该样本的信号强度；
n为样本数量，μ为信号强度RSSI正态分布的期望值。
2.根据权利要求1所述的一种用于仪表的泡水深度判断方法，其特征在于，所述的仪表指的是无线传输仪表，若非无线传输仪表，则加装无线传输装置。
3.一种用于仪表的泡水深度检测系统，其特征在于，包括：
用于通过无线传输方式采集仪表测量数据的采集器；
用于通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的远程管理平台；判断时，使用的是权利要求1所述的判断方法。
4.根据权利要求3所述的一种用于仪表的泡水深度检测系统，其特征在于，所述的仪表指的是无线传输仪表，若非无线传输仪表，则加装无线传输装置。
5.一种用于仪表的泡水深度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在仪表安装后无涉水条件下获取采集器与仪表距离为L时的信号强度值RSSImax，并将该信号强度值进行存储；
(2)仪表使用过程中，远程管理平台通过采集器与仪表之间的信号传输强度判断仪表是否泡水及泡水深度的；判断时，使用的是权利要求1所述的判断方法；
(3)远程管理平台判断出仪表处于泡水状态以及泡水的深度后，通过电话、网络、短信或APP告知用户。
6.根据权利要求5所述的一种用于仪表的泡水深度检测方法，其特征在于，所述的仪表指的是无线传输仪表，若非无线传输仪表，则加装无线传输装置。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5的方法步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5的方法步骤。
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