CN117664281B - 基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法和系统，涉及物联网技术领域，旨在解决现有技术不能针对水表运行状态进行高效校准的技术问题。所述方法包括：获取目标水表的实时监测数据；基于实时监测数据，判断目标水表是否存在故障；若目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对目标水表进行第一自动校准处理；若目标水表存在故障，则将实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对目标水表进行第二自动校准处理。本申请所述方法可以有效提高对水表的管理效率和校准效率。

Description

基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法和系统

技术领域

本申请涉及物联网技术领域，尤其涉及基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法和系统。

背景技术

超声波水表是一种新型的水表，它采用超声波技术进行水流测量，具有准确、稳定、可靠的特点。与传统水表相比，超声波水表具有许多优势特点，如测量精度高、稳定性好、寿命长等。此外，超声波水表还可以通过电子方式进行读数和记录，方便用户管理和监控。

但超声波水表在使用过程中可能会出现各种故障问题，因此需要实时对智能水表进行监测，而现有监测方法只能监测到水表是否发生故障，然后进行报警，而不能针对水表运行状态进行高效校准。因此，不利于智能化管理，用户体验还有待进一步提升。

发明内容

本申请提供了一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法和系统，旨在解决现有技术不能针对水表运行状态进行高效校准的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了：一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法，用于超声波水表对象平台，包括以下步骤：

获取目标水表的实时监测数据；

基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；

若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；

若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理。

作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障的步骤，包括：

将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得参数偏差值；

将所述参数偏差值输入至已训练完成的时间序列分析模型中，以使得所述时间序列分析模型输出故障检测信息；其中，所述时间序列分析模型是基于历史监测数据作为输入样本训练获得的。

作为本申请一些可选实施方式，所述预设校准策略包括水温校准策略、水压校准策略和水流速校准策略中的至少一种。

作为本申请一些可选实施方式，所述将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息的步骤，包括：

将所述实时监测数据进行数据过滤处理后，获得有效实时检测数据集；

基于所述有效实时检测数据集，进行异常检测，获得异常数据点；基于所述异常数据点，获得故障信息；其中，所述故障信息包括故障类别信息和故障位置信息。

作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述有效实时检测数据集，进行异常检测，获得异常数据点的步骤，包括：

对所述有效实时检测数据集进行求平均值处理，获得平均值；

基于所述平均值、标准差值和所述有效实时检测数据集中各有效实时检测数据，判断各所述有效实时检测数据的离差值；

将各所述有效实时检测数据的离差值分别与预设阈值进行对比，获得异常数据点；其中，所述异常数据点的离差值大于所述预设阈值。

作为本申请一些可选实施方式，所述接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理的步骤，包括：

接收所述管理平台返回的修复策略；

基于所述修复策略对所述目标水表进行第一次自动校准处理后，获得最新监测数据；

基于所述最新监测数据，再次进行故障检测，获得二次故障检测结果；将所述二次故障检测结果发送至管理平台；若所述二次故障检测结果为不存在故障，以使得所述管理平台将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，以使得所述管理平台基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至超声波水表对象平台和服务平台。

作为本申请一些可选实施方式，所述修复策略是所述管理平台基于接收的所述故障信息生成的；其中：

若所述故障类别信息为读数不准确，所述故障位置信息为水表内部读数传感器时，则所述修复策略为更换或修复受损的传感器，并重新校准水表读数；

若所述故障类别信息为机械故障，所述故障位置信息为水表内部机械部件时，则所述修复策略为更换或修复受损的机械部件，以确保水表的正常运行；

若所述故障类别信息为管道漏水，所述故障位置信息为水表管道连接处或管道本身时，则所述修复策略为重新连接或更换受损的管道，以修复漏水问题；

若所述故障类别信息为电源故障，所述故障位置信息为水表内部电源系统或外部电源连接时，则所述修复策略为更换受损的电源部件，以确保水表的正常供电；

若所述故障类别信息为通讯故障，所述故障位置信息为水表通讯模块或外部通讯线路时，则所述修复策略为检查和修复受损的通讯线路，以确保水表与系统的正常通讯。

为解决上述技术问题，本申请实施例还提供了：一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统，包括：

超声波水表对象平台，用于获取目标水表的实时监测数据；基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理；

管理平台，用于接收所述超声波水表对象平台发送的故障类别信息，并基于所述故障类别信息进行数据处理，以生成对应的修复策略；并将所述修复策略返回至所述超声波水表对象平台；接收所述超声波水表对象平台发送的二次故障检测结果，若所述二次故障检测结果为不存在故障，则将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，则基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至超声波水表对象平台和服务平台；

传感网络平台，用于所述超声波水表对象平台和所述管理平台之间的数据传输。

作为本申请一些可选实施方式，所述超声波水表对象平台包括：

监测模块，用于获取目标水表的实时监测数据；

故障检测模块，用于基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；

第一自动校准模块，用于若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；

第二自动校准模块，用于若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理。

作为本申请一些可选实施方式，所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统还包括：

服务平台，用于接收所述管理平台发送的故障检测结果及对应的修复策略；

用户平台，用于向用户输出故障检测结果，并接收所述用户的查询请求，并将所述查询请求的信息通过所述传感网络平台发送给管理平台。

与现有技术相比，本申请实施例所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法在获取目标水表的实时监测数据后，会基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理。可以看出，本申请实施例所述方法可以根据运行状态提供对应的自动校准策略或修复策略，使校准过程更加高效和精确；并且，通过将故障类别信息发送给管理平台，并接收管理平台返回的修复策略，该方法使得水务管理部门可以根据实际情况制定和优化修复策略，从而提高修复效率和准确性。此外本申请实施例所述方法利用了物联网和传感网络平台，提高了超声波水表与管理平台之间的交互效率，从而实现使得水务管理部门能够远程监控和管理水表设备，从而减少了人工干预和现场检查的需要，大幅提高了检测和校准效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请中涉及的硬件运行环境的计算机设备结构示意图；

图2为本申请中涉及的基于物联网的燃气泄漏探测器低功耗运行方法的流程示意图；

图3为本申请中涉及的基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本实施例方案涉及的硬件运行环境的计算机设备结构示意图，如图1所示，该计算机设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central ProcessingUnit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统；此外，在一些更进一步的方案中，还可以包括数据存储模块。

在图1所示的计算机设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本实施例计算机设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在计算机设备中，计算机设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的系统，并执行本实施例提供的方法。

需要说明的是，上述计算机设备可为外接的可独立运行的硬件设备，也可为基于物联网系统内部本身自带的硬件设备。

参照图2，基于前述硬件环境，本实施例还提供了一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法，用于超声波水表对象平台，包括以下步骤：

步骤S10、获取目标水表的实时监测数据。

在本实施例中，所述目标水表是指需要所述管理平台管理范围内的所有正常使用中的水表，因此本申请所述管理平台可以同时与多个超声波水表对象平台进行通信连接，以更高效的进行对区域内的所有水表进行远程管理。所述实时监测数据包括实时监测水温数据、实时监测水压数据和实时监测水流速数据；其中，所述实时监测水温数据可以是通过温度传感器进行测量后获得的，所述实时监测水压数据可以是通过压力传感器进行测量后获得的，所述实时监测水流速数据可以是通过超声波传感器测量进行测量后获得的。在一些实施例中，也可以通过安装总传感器，对目标水表的实时监测水温数据、实时监测水压数据和实时监测水流速数据同时进行监测，或通过微控制器或嵌入式系统，实时采集水温、水压和水流速的数据。其中，所述水温传感器可以安装于水表内部；所述水压传感器可安装于水表的上下游，用于测量水流通过水表时的压力。

在本实施例中，为便于管理平台对目标水表的远程管理效率，在通过上述方法采集获得数据后，可通过传感网络平台将所述数据传输至管理平台，以进行存储或初步处理与分析，所述传感网络平台可以是无线通信模块，如Wi-Fi、LoRa或NB-IoT。

步骤S20、基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障。

具体地，所述基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障的步骤，包括：将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得参数偏差值；将所述参数偏差值输入至已训练完成的时间序列分析模型中，以使得所述时间序列分析模型输出故障检测信息；其中，所述时间序列分析模型是基于历史监测数据作为输入样本训练获得的。

在本实施例中，在采集获得所述实时监测数据后，可以通过将所述实时监测数据通过传感网络平台传输给管理平台，以使得所述管理平台对所述实时监测数据基于机器学习算法进行数据分析后，检测是否存在异常波动，并基于存在异常波动的数据，向所述超声波水表对象平台反馈分析结果，即所述目标水表是否存在故障。在另一些实施例中，也可通过在超声波水表端，基于历史数据预先设置水温阈值、水压阈值和水流速阈值，并通过将所述实时监测水温数据、实时监测水压数据和实时监测水流速数据分别与所述水温阈值、水压阈值和水流速阈值进行对比，若大于预设阈值，则认定为所述目标水表存在故障；若小于等于预设阈值，则认定为所述目标水表不存在故障。

在进一步方案中，所述机器学习算法可以基于实时监测数据进行在线学习，以更好的适应变化的工作环境，从而提高分析准确性。

如在一些实施例中，为判断实时监测水温数据是否存在异常，可采用以下步骤进行：通过水温传感器获取实时水温数据，其中所述实时水温数据包括时间戳和水温值；通过将实时水温数据输入至已训练好的时间序列模型中进行水温预测；其中，所述时间序列模型可以是基于ARIMA（自回归综合移动平均模型）或Prophet等时间序列分析方法建立获得。再通过监督学习中的异常检测算法，如Isolation Forest、One-Class SVM等，检测出与预测值相差较大的实时水温数据点，即为水温异常点。

步骤S30、若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理。

在本实施例中，若所述目标水表不存在故障，则认定为该目标水表目前的水温、水压和水流速均正常，则采用常规校准策略对目标水表进行日常维护校准即可。所述预设校准策略基于下述步骤获得： 将测得的温度和流量计的读数转换为标准单位（例如，温度转为摄氏度，流量转为标准体积流量）。使用归一化的数据，建立校准曲线或方程。这可能涉及到使用拟合技术，如线性回归、多项式拟合等，以找到流量计读数和温度的关系。使用建立的校准曲线或方程，对每个校准点上的流量计读数和温度进行校准计算，得到校准后的流量值。根据校准计算的结果，调整流量计的参数，例如零点偏差、灵敏度等，以提高流量计的准确性。使用校准后的流量计在不同条件下进行验证测试，以确保校准的准确性和可重复性。

需要说明的是，所述预设校准策略包括水温校准策略、水压校准策略和水流速校准策略中的至少一种。

步骤S40、若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理。

在本实施例中，若经过分析判断所述目标水表存在故障，则基于分析结果，判断是水温类故障、水压类故障还是水流速类故障。并通过将实时监测数据和所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台，以使得所述管理平台基于上述数据，进行进一步分析，并生成对应的修复策略，如：若所述故障类别信息为读数不准确，所述故障位置信息为水表内部读数传感器时，则所述修复策略为更换或修复受损的传感器，并重新校准水表读数；若所述故障类别信息为机械故障，所述故障位置信息为水表内部机械部件时，则所述修复策略为更换或修复受损的机械部件，以确保水表的正常运行；若所述故障类别信息为管道漏水，所述故障位置信息为水表管道连接处或管道本身时，则所述修复策略为重新连接或更换受损的管道，以修复漏水问题；若所述故障类别信息为电源故障，所述故障位置信息为水表内部电源系统或外部电源连接时，则所述修复策略为更换受损的电源部件，以确保水表的正常供电；若所述故障类别信息为通讯故障，所述故障位置信息为水表通讯模块或外部通讯线路时，则所述修复策略为检查和修复受损的通讯线路，以确保水表与系统的正常通讯。

需要说明的是，所述将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息的步骤，包括：将所述实时监测数据进行数据过滤处理后，获得有效实时检测数据集；基于所述有效实时检测数据集，进行异常检测，获得异常数据点；基于所述异常数据点，获得故障信息；其中，所述故障信息包括故障类别信息和故障位置信息。

进一步地，所述基于所述有效实时检测数据集，进行异常检测，获得异常数据点的步骤，包括：对所述有效实时检测数据集进行求平均值处理，获得平均值；基于所述平均值、标准差值和所述有效实时检测数据集中各有效实时检测数据，判断各所述有效实时检测数据的离差值；将各所述有效实时检测数据的离差值分别与预设阈值进行对比，获得异常数据点；其中，所述异常数据点的离差值大于所述预设阈值。

更进一步地，所述接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理的步骤，包括：接收所述管理平台返回的修复策略；基于所述修复策略对所述目标水表进行第一次自动校准处理后，获得最新监测数据；基于所述最新监测数据，再次进行故障检测，获得二次故障检测结果；将所述二次故障检测结果发送至管理平台；若所述二次故障检测结果为不存在故障，以使得所述管理平台将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，以使得所述管理平台基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至超声波水表对象平台和服务平台。

可以看出，本申请实施例所述方法可以根据运行状态提供对应的自动校准策略或修复策略，使校准过程更加高效和精确；并且，通过将故障类别信息发送给管理平台，并接收管理平台返回的修复策略，该方法使得水务管理部门可以根据实际情况制定和优化修复策略，从而提高修复效率和准确性。此外本申请实施例所述方法利用了物联网和传感网络平台，提高了超声波水表与管理平台之间的交互效率，从而实现使得水务管理部门能够远程监控和管理水表设备，从而减少了人工干预和现场检查的需要，大幅提高了检测和校准效率。

再一方面，为解决上述技术问题，本申请实施例还提供了一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统，包括：

超声波水表对象平台，用于获取目标水表的实时监测数据；基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理；

管理平台，用于接收所述超声波水表对象平台发送的故障类别信息，并基于所述故障类别信息进行数据处理，以生成对应的修复策略；并将所述修复策略返回至所述超声波水表对象平台；接收所述超声波水表对象平台发送的二次故障检测结果，若所述二次故障检测结果为不存在故障，则将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，则基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至超声波水表对象平台和服务平台；

传感网络平台，用于所述超声波水表对象平台和所述管理平台之间的数据传输。

作为本申请一些可选实施方式，所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统，所述超声波水表对象平台包括：

监测模块，用于获取目标水表的实时监测数据；

故障检测模块，用于基于所述实时监测数据，判断所述目标水表是否存在故障；

第一自动校准模块，用于若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；

第二自动校准模块，用于若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得故障类别信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理。

需要说明的是，本实施例中超声波水表对象平台中各模块是与前述实施例中的基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法中的各步骤一一对应，因此，本实施例的具体实施方式可参照前述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法的实施方式，这里不再赘述。

作为本申请一些可选实施方式，所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统还包括：

服务平台，用于接收所述管理平台发送的故障检测结果及对应的修复策略；也就是说，智慧服务平台可以提供用水服务、运营服务和安全服务。

用户平台，用于向用户输出故障检测结果，并接收所述用户的查询请求，并将所述查询请求的信息通过所述传感网络平台发送给管理平台；所述用户可以是燃气用户，也可以是政府用户或监管用户。

在一些实施例中，如图3所示，本申请实施例所提供的基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统应当至少包括依次交互的超声波水表对象平台、传感网络平台、管理平台、服务平台和用户平台，从而形成标准的物联网五平台结构。其中：

用户平台包括个人用户、政府用户和监管用户等用户端，用户平台的物理实体包括各种用户终端，如手机、电脑、专用终端等，通过与用户信息系统软件的结合，实现用户端的服务。

服务平台是实现服务通信的功能平台。在一些实施例中，服务平台可以包括用水服务、运营服务和安全服务等服务端。

管理平台是实现物联网系统运行管理的功能平台，管理平台包括设备管理分平台、业务管理分平台和数据中心模块；其中，数据中心模块用于进行设备数据的交互和处理，而设备管理分平台又可包括设备运行状态监控管理模块、故障数据监控管理模块、设备参数管理模块和设备生命周期管理模块等，通过各功能模块可对智能水表各项指标数据进行管理和监控；业务管理分平台可包括营收管理模块、工商户管理模块，报装管理模块、消息管理模块、调度管理模块、购销差管理模块、运行分析管理模块、综合业务管理模块，通过各功能模块的协同作用，可实现各业务数据的交互和处理。

传感网络平台是实现传感通信的功能平台，传感网络平台包括设备管理模块和数据传输管理模块，其中设备管理模块包括网络管理模块、指令管理模块和设备状态管理模块，数据传输管理模块包括数据协议管理模块、数据解析模块、数据分类模块、数据传输监控模块和数据传输安全模块。

超声波水表对象平台是实现感知控制的功能平台。在一些实施例中，超声波水表对象平台可以包括多个超声波水表，每个超声波水表分别对应一个监测模块、一个故障检测模块、一个第一自动校准模块、一个第二校准模块。在一些实施例中，超声波水表对象平台不仅包括上述监测模块、故障检测模块、第一自动校准模块、第二校准模块，还包括超声波水表、MCU控制模块、通信模块和报警模块。因此通过上述各功能模块的协同作用，实现物联网的可交互物联网五平台结构，为水表故障诊断和校准提供了框架基础。

基于与前述实施例相同的发明思路，本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行计算机程序，实现上述方法。

在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。计算机可以是包括智能终端和服务器在内的各种计算设备。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法，其特征在于，用于超声波水表对象平台，包括以下步骤：

获取目标水表的实时监测数据；

将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得参数偏差值；将所述参数偏差值输入至已训练完成的时间序列分析模型中，以使得所述时间序列分析模型输出故障检测信息；其中，所述时间序列分析模型是基于历史监测数据作为输入样本训练获得的；

若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；所述预设校准策略包括水温校准策略、水压校准策略和水流速校准策略中的至少一种；

若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据过滤处理后，获得有效实时检测数据集；对所述有效实时检测数据集进行求平均值处理，获得平均值；基于所述平均值、标准差值和所述有效实时检测数据集中各有效实时检测数据，判断各所述有效实时检测数据的离差值；将各所述有效实时检测数据的离差值分别与预设阈值进行对比，获得异常数据点；其中，所述异常数据点的离差值大于所述预设阈值；基于所述异常数据点，获得故障信息；其中，所述故障信息包括故障类别信息和故障位置信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略；基于所述修复策略对所述目标水表进行第一次自动校准处理后，获得最新监测数据；基于所述最新监测数据，再次进行故障检测，获得二次故障检测结果；将所述二次故障检测结果发送至管理平台；若所述二次故障检测结果为不存在故障，以使得所述管理平台将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，以使得所述管理平台基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至水表对象平台和服务平台。

2.根据权利要求1所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准方法，其特征在于，所述修复策略是所述管理平台基于接收的所述故障信息生成的；其中：

若所述故障类别信息为读数不准确，所述故障位置信息为水表内部读数传感器时，则所述修复策略为更换或修复受损的传感器，并重新校准水表读数；

若所述故障类别信息为机械故障，所述故障位置信息为水表内部机械部件时，则所述修复策略为更换或修复受损的机械部件，以确保水表的正常运行；

若所述故障类别信息为管道漏水，所述故障位置信息为水表管道连接处或管道本身时，则所述修复策略为重新连接或更换受损的管道，以修复漏水问题；

若所述故障类别信息为电源故障，所述故障位置信息为水表内部电源系统或外部电源连接时，则所述修复策略为更换受损的电源部件，以确保水表的正常供电；

若所述故障类别信息为通讯故障，所述故障位置信息为水表通讯模块或外部通讯线路时，则所述修复策略为检查和修复受损的通讯线路，以确保水表与系统的正常通讯。

3.一种基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统，其特征在于，包括：

超声波水表对象平台，用于获取目标水表的实时监测数据；

将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得参数偏差值；将所述参数偏差值输入至已训练完成的时间序列分析模型中，以使得所述时间序列分析模型输出故障检测信息；其中，所述时间序列分析模型是基于历史监测数据作为输入样本训练获得的；

若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；所述预设校准策略包括水温校准策略、水压校准策略和水流速校准策略中的至少一种；

若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据过滤处理后，获得有效实时检测数据集；对所述有效实时检测数据集进行求平均值处理，获得平均值；基于所述平均值、标准差值和所述有效实时检测数据集中各有效实时检测数据，判断各所述有效实时检测数据的离差值；将各所述有效实时检测数据的离差值分别与预设阈值进行对比，获得异常数据点；其中，所述异常数据点的离差值大于所述预设阈值；基于所述异常数据点，获得故障信息；其中，所述故障信息包括故障类别信息和故障位置信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略；基于所述修复策略对所述目标水表进行第一次自动校准处理后，获得最新监测数据；基于所述最新监测数据，再次进行故障检测，获得二次故障检测结果；将所述二次故障检测结果发送至管理平台；若所述二次故障检测结果为不存在故障，以使得所述管理平台将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，以使得所述管理平台基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至水表对象平台和服务平台；

其中，所述超声波水表对象平台包括：监测模块，用于获取目标水表的实时监测数据；故障检测模块，用于将所述实时监测数据进行数据分析处理，获得参数偏差值；将所述参数偏差值输入至已训练完成的时间序列分析模型中，以使得所述时间序列分析模型输出故障检测信息；其中，所述时间序列分析模型是基于历史监测数据作为输入样本训练获得的；第一自动校准模块，用于若所述目标水表不存在故障，则采用预设校准策略对所述目标水表进行第一自动校准处理；所述预设校准策略包括水温校准策略、水压校准策略和水流速校准策略中的至少一种；第二自动校准模块，用于若所述目标水表存在故障，则将所述实时监测数据进行数据过滤处理后，获得有效实时检测数据集；基于所述有效实时检测数据集，进行异常检测，获得异常数据点；基于所述异常数据点，获得故障信息；其中，所述故障信息包括故障类别信息和故障位置信息；并将所述故障类别信息通过传感网络平台发送至管理平台；接收所述管理平台返回的修复策略，基于所述修复策略对所述目标水表进行第二自动校准处理；

管理平台，用于接收所述超声波水表对象平台发送的故障类别信息，并基于所述故障类别信息进行数据处理，以生成对应的修复策略；并将所述修复策略返回至所述超声波水表对象平台；接收所述超声波水表对象平台发送的二次故障检测结果，若所述二次故障检测结果为不存在故障，则将所述二次故障检测结果发送至服务平台和用户平台；若所述二次故障检测结果为存在故障，则基于所述二次故障检测结果，生成二次修复策略，并将所述二次修复策略发送至超声波水表对象平台和服务平台；

传感网络平台，用于所述超声波水表对象平台和所述管理平台之间的数据传输。

4.根据权利要求3所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统，其特征在于，所述基于物联网的超声波水表故障检测与自动校准系统还包括：

服务平台，用于接收所述管理平台发送的故障检测结果及对应的修复策略；

用户平台，用于向用户输出故障检测结果，并接收所述用户的查询请求，并将所述查询请求的信息通过所述传感网络平台发送给管理平台。