CN116718238B - 改善长期运行计费精度的燃气表系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改善长期运行计费精度的燃气表系统，包括：燃气表，用于进行燃气使用的流量数据的统计，通过计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定；燃气流量获取模块，用于读取燃气表所统计的流量数据；计费模块，用于根据所述燃气流量获取模块读取的流量数据，根据预设的计费规则进行费用计算。本发明能够使燃气表在运行多年后其计量精度仍能够满足首检需求，接着通过燃气流量获取模块来读取控制计量精度的燃气表的燃气流量数据，再根据计费模块的计费规则可计算出合理的燃气费用。本发明所提出的改善长期运行计费精度的燃气表系统能够通过表具耐久性验证，进而能够保证长期使用的计费公平。
Description
技术领域
本发明涉及燃气表相关技术领域，尤其涉及改善长期运行计费精度的燃气表系统。
背景技术
燃气表是管道燃气贸易结算非常重要的一种计量精度敏感型民生计量器具,其计量准确性和可靠性在促进长期使用的计费公平中起着重要作用。生产制造商及第三方检定机构都是基于国标要求，燃气表计量精度通过钟罩、音速喷嘴等设备计算，得出数值在国标要求范围内即可。
根据膜式燃气表国标GB/T 6968-2019计量精度即示值误差的计算要求：
，
其中E——计量精度即示值误差，用百分数（%）表示；——燃气表显示的体积，单位为立方米（m3）；/>——实际通过燃气表的体积，单位为立方米（m3）
经过上述式子分析可以知道，当今市场所生产的燃气表都存在这一个常见的问题，那就是随着燃气表使用时间逐渐拉长，内部机械结构传动磨损，皮膜老化等因素，实际通过燃气表的体积变大，示值误差E变小，从而计量精度偏慢，燃气供销差将持续拉大，不利于保证长期使用的计费公平。
发明内容
本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供改善长期运行计费精度的燃气表系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
具体的，提出改善长期运行计费精度的燃气表系统，包括：
燃气表，用于进行燃气使用的流量数据的统计，通过计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定，其中线性值Q为燃气表的额定流量与最大流量/>的差值；
燃气流量获取模块，用于读取燃气表所统计的流量数据；
计费模块，用于根据所述燃气流量获取模块读取的所述流量数据，根据预设的计费规则进行费用计算。
进一步，具体的，计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，包括，
步骤110、于初定义的总区间内预设多个线性值区间及其关联方案，不同的线性值区间范围相同，且相邻的线性值区间沿X轴正向偏移N个单位长度；
步骤120、针对每个线性值区间，绘制其对应的机芯误差曲线，所述机芯误差曲线的横坐标为流量值，所述机芯误差曲线的纵坐标为流量值所对应的计量精度即示值误差；
步骤130、对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，并对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点；
步骤140、以修复后的异常点替换原异常点得到修复后的机芯误差曲线；
步骤150、针对每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线，确定其中线性值大于第一阈值的线性值数量占比，其中i表示第i个线性值区间，得到每个线性值区间所对应的线性值数量占比/>；
步骤160、找寻出中的最小值/>，则/>所对应的线性值区间为当前最优解；
步骤170、判断是否小于第二阈值，若是则输出/>所对应的线性值区间作为最优解，若否，则以/>所对应的线性值区间作为总范围，重复执行步骤110至步骤170直到/>小于第二阈值。
进一步，具体的，步骤130中，对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，包括，
通过曲线拟合算法对所述机芯误差曲线进行拟合，则其中拟合后的点与其原坐标点之间距离大于第三阈值的点即为异常点。
进一步，具体的，步骤130中，对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点，包括，
对于任意异常点，其拟合后的点坐标为/>，其相邻点坐标为以及/>；
计算均值坐标，以均值坐标按照预设的权重补偿拟合后的点坐标得到修复后的异常点坐标/>，其中，a与b为预设的权重，且a+b=1。
进一步，针对每个线性值区间，对多个燃气表分别绘制机芯误差曲线并进行修复得到多个对应不同燃气表的修复后的机芯误差曲线，之后对多个不同燃气表的修复后的机芯误差曲线进行求平均值得到修复后的平均机芯误差曲线，以修复后的平均机芯误差曲线代表每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线。
进一步，具体的，在进行计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解的过程中的所有数据在MES系统上实现自动监控、追溯、统计、输出报表以及告警的全生命周期管控。
进一步，具体的，所述第一阈值为0，第二阈值为3%。
本发明的有益效果为：
本发明提出改善长期运行计费精度的燃气表系统，通过设定线性值为Q为燃气表的额定流量与最大流量/>的差值，并计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定，以此构建燃气表，能够使燃气表在运行多年后其计量精度仍能够满足首检需求，接着通过燃气流量获取模块来读取控制计量精度的燃气表的燃气流量数据，再根据计费模块所预设的计费规则即可计算出合理的燃气费用。本发明所提出的改善长期运行计费精度的燃气表系统能够通过表具耐久性验证，进而能够保证长期使用的计费公平。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的结构框图；
图2所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的燃气表验证逻辑原理图；
图3所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的一个实施方式中第一阈值为0的验证结果图；
图4所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的一个实施方式中示值误差数据统计图；
图5所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的一个实施方式中示值误差数据统计图；
图6所示为本发明改善长期运行计费精度的燃气表系统的一个实施方式中多个燃气表在进行表具耐久性验证时线性值随跑气精度的线性值变化图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
参照图1以及图6，实施例1，本发明提出改善长期运行计费精度的燃气表系统，包括：
燃气表，用于进行燃气使用的流量数据的统计，通过计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定，其中线性值Q为燃气表的额定流量与最大流量/>的差值；
燃气表的流量读取机制为机芯组件连杆运转至最大角度，气门盖拨动轴带动阀盖转动，此时阀盖阀座会形成一个开合度角度，简称阀盖前进角，阀盖前进角的大小，直接影响天然气进入燃气表腔体的快慢，从而影响qt/qmax精度以及线性值Q，最终影响表具的机芯误差曲线走势，因此找寻到与计量精度动态平衡的最优解的线性值Q的区间，就能够对应设置机芯组件的相关参数，这样所生产的燃气表自然能够同构表具耐久性验证；
之所以通过线性值Q来进行动态平衡计算，是因为国标qt/qmax只规定满足±1.5%，厂外不合格时只能配轮同时正向或负向调整，而线性值Q，通过调整机芯组件参数设置，不仅能使qt/qmax满足国标，更能使qt/qmax反向调整，即一正一负，改变燃气表曲线走势，降低供销差，提高计量精度稳定性。
燃气流量获取模块，用于读取燃气表所统计的流量数据；
计费模块，用于根据所述燃气流量获取模块读取的所述流量数据，根据预设的计费规则进行费用计算。
在本实施例1中，通过设定线性值为Q为燃气表的额定流量与最大流量/>的差值，并计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定，以此构建燃气表，能够使燃气表在运行多年后其计量精度仍能够满足首检需求，接着通过燃气流量获取模块来读取控制计量精度的燃气表的燃气流量数据，再根据计费模块所预设的计费规则即可计算出合理的燃气费用。本发明所提出的改善长期运行计费精度的燃气表系统能够通过表具耐久性验证，进而能够保证长期使用的计费公平。
参照图2，作为本发明的优选实施方式，具体的，计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，包括，
步骤110、于初定义的总区间内预设多个线性值区间及其关联方案，不同的线性值区间范围相同，且相邻的线性值区间沿X轴正向偏移N个单位长度；
步骤120、针对每个线性值区间，绘制其对应的机芯误差曲线，所述机芯误差曲线的横坐标为流量值，所述机芯误差曲线的纵坐标为流量值所对应的计量精度即示值误差；
步骤130、对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，并对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点；
步骤140、以修复后的异常点替换原异常点得到修复后的机芯误差曲线；
步骤150、针对每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线，确定其中线性值大于第一阈值的线性值数量占比，其中i表示第i个线性值区间，得到每个线性值区间所对应的线性值数量占比/>；
步骤160、找寻出中的最小值/>，则/>所对应的线性值区间为当前最优解；
步骤170、判断是否小于第二阈值，若是则输出/>所对应的线性值区间作为最优解，若否，则以/>所对应的线性值区间作为总范围，重复执行步骤110至步骤170直到/>小于第二阈值。
参照图3，在本优选实施方式中，首先给定一个初定义的总区间，在这个总区间中以偏移N个单位长度的方式来设定多个线性值区间，由于线性值区间确定可以得到线性值区间关联方案也就是机芯组件的参数设定方案，接着针对线性值区间来进行实验验证得到其对应的机芯误差曲线，考虑到机芯误差曲线是模拟长期使用的表具绘制的，所以其中难免因为环境因素而出现一些异常值，也就是一些明显不符合客观规律的跳变点，我们通过异常点操作来找出这些异常点，并通过补偿算法给予这些异常点坐标补偿得到修复后的异常点，这样修复后的异常点与原曲线共同构成的修复后的曲线就能够很好地表征表具的耐久性验证结果，此时我们选取线性值大于第一阈值优选为0的线性值数量占比（因为每一处流量值坐标位置必然存在额定流量与最大流量/>，那么就会对应一处线性值），而线性值超过第一阈值0的数量越多就说明表具越不稳定，那么由计费模块所计算出来的费用数据就越存在偏差，也就不能够实现长期使用的计费公平，因此我们选取线性值大于第一阈值数量最少的线性值区间，如果此时的线性值区间所对应的线性值大于第一阈值数量已经小于第二阈值（一个设定收敛值），那么我们就近似认为线性值区间与计量精度达到动态平衡，这时的线性值区间就是最优解，如果不满足条件，就以此时的线性值区间作为总区间继续进行划分验证，直到找寻到符合条件的线性值区间，这时再根据线性值区间所对应的机芯组件的参数去设定机芯组件得到燃气表，就能够实现目标，作为优选实施方式，其中，所述第一阈值为0，第二阈值为3%。
在附图4以及图5中可以看到，以线性值区间[-1.5，+0.6]、[-1.5，+0.1]、[-1.3，+0.3]作为一次验证，其中[-1.5，+0.6]定义为常规方案，[-1.5，+0.1]定义为方案一，[-1.3，+0.3]定义为方案二，其中第一阈值选取了0以及0.6，都能够较为明显的看到[-1.5，+0.1]该区间具有明显的改善效果，因此线性值区间[-1.5，+0.1]为最优解区间。
另外对比能源所以及厂内在应用本方案所确定的线性值区间后，显然能够满足表具耐久性验证。
1、12台样表跑表2000方后（模拟在用表使用满5年），其计量精度仍有83%的表可满足新表首检标准，在大流量点，其平均计量示值误差可达-0.5%，对于回转体积只有0.9L的铝壳表来说，还是很难得的；
2、12台样表跑表后示值误差数据普遍往下漂移，其中在磨合期间（0-200方）漂移较大，且呈漂移正偏差占比达83%，qt及qmax两流量点正负偏差均达0.9%左右；在表磨合期后（200--2000方）正负偏移则趋于平稳，漂移负偏差占比达75%-83%之间，qt及qmax两流量点正负偏差只达0.3%左右；
3、12台样表均为左表，首检、磨合期、耐久压损变化不大，全部集中在190~210Pa区间中；
4、12台样表跑表2000方后，qt/qmax均负偏移，均值约0.4。
作为本发明的优选实施方式，具体的，步骤130中，对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，包括，
通过曲线拟合算法对所述机芯误差曲线进行拟合，则其中拟合后的点与其原坐标点之间距离大于第三阈值的点即为异常点。
在本优选实施方式中，考虑到出现明显不理的点其与相邻点之间的曲线肯定是不平滑的，故而采用适宜的曲线拟合算法去找寻这样的点，一旦拟合后的点与其原坐标点之间距离大于第三阈值的点便可以认定为异常点，第三阈值人为设定，可根据实验论证亦或是经验给出。
作为本发明的优选实施方式，具体的，步骤130中，对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点，包括，
对于任意异常点，其拟合后的点坐标为/>，其相邻点坐标为以及/>；
计算均值坐标，以均值坐标按照预设的权重补偿拟合后的点坐标得到修复后的异常点坐标/>，其中，a与b为预设的权重，且a+b=1。
在本优选实施方式中，考虑到异常点修复后的坐标会影响曲线走势进而影响验证结果，因此在进行修复时综合考虑到其相邻坐标及其拟合坐标，以相邻坐标的均值与拟合坐标进行加权平均，在实际应用时，考虑到拟合坐标为主，故而权重a应当略小于权重b。
作为本发明的优选实施方式，针对每个线性值区间，对多个燃气表分别绘制机芯误差曲线并进行修复得到多个对应不同燃气表的修复后的机芯误差曲线，之后对多个不同燃气表的修复后的机芯误差曲线进行求平均值得到修复后的平均机芯误差曲线，以修复后的平均机芯误差曲线代表每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线。
在本优选实施方式中，考虑到只有一个燃气表时不足以代表实验的客观性，所以以多个燃气表进行验证，并取所有曲线的平均值，以确保验证实验的准确性。
作为本发明的优选实施方式，具体的，在进行计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解的过程中的所有数据在MES系统上实现自动监控、追溯、统计、输出报表以及告警的全生命周期管控。
在本优选实施方式中，在进行计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解的过程中的所有数据均在MES系统上进行自动监控、追溯、统计、输出报表以及告警的全生命周期管控，进一步确保验证的准确性。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或系统、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (6)
1.改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，包括：
燃气表，用于进行燃气使用的流量数据的统计，通过计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，根据线性值区间完成所述燃气表机芯组件的参数设定，其中线性值Q为燃气表的额定流量与最大流量/>的差值；
燃气流量获取模块，用于读取燃气表所统计的流量数据；
计费模块，用于根据所述燃气流量获取模块读取的所述流量数据，根据预设的计费规则进行费用计算；
具体的，计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解，包括，
步骤110、于初定义的总区间内预设多个线性值区间及其关联方案，所述关联方案为机芯组件的参数设定方案，不同的线性值区间范围相同，且相邻的线性值区间沿X轴正向偏移N个单位长度；
步骤120、针对每个线性值区间，绘制其对应的机芯误差曲线，所述机芯误差曲线的横坐标为流量值，所述机芯误差曲线的纵坐标为流量值所对应的计量精度即示值误差；
步骤130、对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，并对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点；
步骤140、以修复后的异常点替换原异常点得到修复后的机芯误差曲线；
步骤150、针对每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线，确定其中线性值大于第一阈值的线性值数量占比，其中i表示第i个线性值区间，得到每个线性值区间所对应的线性值数量占比/>；
步骤160、找寻出中的最小值/>，则/>所对应的线性值区间为当前最优解；
步骤170、判断是否小于第二阈值，若是则输出/>所对应的线性值区间作为最优解，若否，则以/>所对应的线性值区间作为总范围，重复执行步骤110至步骤170直到/>小于第二阈值。
2.根据权利要求1所述的改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，具体的，步骤130中，对所述机芯误差曲线进行异常点检测找寻出所有的异常点，包括，
通过曲线拟合算法对所述机芯误差曲线进行拟合，则其中拟合后的点与其原坐标点之间距离大于第三阈值的点即为异常点。
3.根据权利要求2所述的改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，具体的，步骤130中，对所述异常点进行纵坐标调整得到修复后的异常点，包括，
对于任意异常点，其拟合后的点坐标为/>，其相邻点坐标为以及/>；
计算均值坐标，以均值坐标按照预设的权重补偿拟合后的点坐标得到修复后的异常点坐标/>，其中，a与b为预设的权重，且a+b=1。
4.根据权利要求1所述的改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，针对每个线性值区间，对多个燃气表分别绘制机芯误差曲线并进行修复得到多个对应不同燃气表的修复后的机芯误差曲线，之后对多个不同燃气表的修复后的机芯误差曲线进行求平均值得到修复后的平均机芯误差曲线，以修复后的平均机芯误差曲线代表每个线性值区间所对应的修复后的机芯误差曲线。
5.根据权利要求1所述的改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，具体的，在进行计算线性值区间与计量精度动态平衡的最优解的过程中的所有数据在MES系统上实现自动监控、追溯、统计、输出报表以及告警的全生命周期管控。
6.根据权利要求1所述的改善长期运行计费精度的燃气表系统，其特征在于，具体的，所述第一阈值为0，第二阈值为3%。
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