CN212539359U - 一种高精度流量标定设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环境监测技术领域，提供了一种高精度流量标定设备，具体包括：测量模块、显示模块、微型工控机和数字流量模块，显示模块、测量模块和数字流量模块分别与微型工控机通信连接，微型工控机根据被测气体的标准流量值，以及被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值，计算测量模块的校准值，并将计算的结果发送至显示模块。本实用新型采用高精度的数字流量模块作为测量的标准表，相对于现有校准设备中采用的内置孔口节流件，具有校准误差小、测量的标准值更稳定的优势，另外，采用更高精度、更小巧的一体化温湿度传感器和一体化大气压力传感器，使得该设备在现场操作更方便。

Description

一种高精度流量标定设备

技术领域

本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及一种高精度流量标定设备。

背景技术

环境监测是通过对反映环境质量的指标进行监视和测定，提供环境质量现状及变化趋势的数据，判断环境质量，评价当前主要环境问题，以确定环境污染状况和环境质量的高低，为环境管理服务。

为采集各测点实时的温湿度、大气压以及气体流量等信息，通常需要在各测点安装温湿度测量传感器、大气压力传感器以及流量传感器等设备。但由于传感器等设备随着使用时间的延长，电路器件老化导致采集的温湿度、大气压以及气体流量等信息不准确，而使得环境监测数据测量误差增大，因此，需要定期(通常每年一次)将这些传感器等设备拆除取回到实验室或就地用高精度校准设备进行检定和校准。

而现有的高精度校准设备采用内置孔口节流件结合微差压变送器，加装温湿度传感器和压力传感器，再配以人机界面触摸屏进行人机交互。整体设备体积庞大，现场使用时需重新组装使用，浪费时间且易损坏，并且采用低精度孔口流量计作标准表，导致测量误差较大，标准值不稳定。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高精度流量标定设备，采用高精度的数字流量模块作为测量的标准表，相对于现有校准设备中采用的内置孔口节流件，具有校准误差小、测量的标准值更稳定的优势，另外，采用更高精度、更小巧的一体化温湿度传感器和一体化大气压力传感器，使得该设备在现场操作更方便。

一种高精度流量标定设备，包括：

测量模块，包括一体化压力传感器、一体化温度传感器和一体化湿度传感器，分别用于测量被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值；

显示模块；

微型工控机；

数字流量模块，用于采集被测气体的标准流量值；

所述显示模块、所述一体化压力传感器、所述一体化温度传感器、所述一体化湿度传感器和所述数字流量模块分别与所述微型工控机通信连接，所述微型工控机根据所述被测气体的标准流量值，以及所述被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值，计算所述测量模块的校准值，并将计算的结果发送至所述显示模块。

本实用新型申请中，所述高精度流量标定设备采用高精度的数字流量模块作为测量的标准表，相对于现有校准设备中采用的内置孔口节流件，具有校准误差小、测量的标准值更稳定的优势，另外，采用更高精度、更小巧的一体化温湿度传感器和一体化大气压力传感器，使得该设备在现场操作更方便。

附图说明

1、图1为本实用新型实施例提供的一种高精度流量标定设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚的理解本实用新型所提供的高精度流量标定设备，下面将结合附图对其进行详细的说明。

由于现有技术中的校准设备采用的是内置孔口节流件结合微差压变送器，再加装温湿度和压力传感器，最后加入人机界面触摸屏完成整套设备。总体整套设备庞大且笨重，在现场使用很不方便，且校准测量的误差较大、其标准值也不稳定。

因此，本实用新型提供了一种高精度流量标定设备，具体包括测量模块，测量模块主要用于测量被测气体的各参数测量值，所述测量模块包括有一体化大气压力传感器、一体化温度传感器和一体化湿度传感器，分别用于测量被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值。

为了使得该设备体积更小巧，测量精度更高，测量模块采用一体化传感器，普通传感器输出的电压电流信号都非常微弱，通常还需要做放大电路，制作电路板，而一体化传感器是把采集的被测气体的各参数测量值信号和放大信号制成一体，输出标准的0到10V电压信号，可以直接与控制主板相连接，使用非常方便。一体化温度传感器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护以及工作可靠等优点。因此，该设备小巧、坚固，携带方便可靠。

显示模块，采用大尺寸大像素的触摸屏，提供更清晰的触摸操作体验。为了方便远程操作，还可以分屏显示在大型屏幕上，方便用户在实验室里远程操作，实现高精度流量的远程标定。

微型工控机，可以理解的是，在微型工控机中内置有用于为其供电的电池。

微型工控机分别与显示模块、数字流量模块、一体化压力传感器、一体化温度传感器和一体化湿度传感器通信连接，因此，一体化压力传感器、一体化温度传感器和一体化湿度传感器将测量的被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值发送给微型工控机，数字流量模块用于采集被测气体的标准流量值，并将采集的被测气体的标准流量值通信传输给微型工控机，微型工控机根据所述被测气体的标准流量值，以及所述被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值，计算所述测量模块的校准值，并将计算的结果发送至所述显示模块进行显示，也方便用户直接通过显示模块进行人机交互，从而完成测量模块的校准。

在微型工控机中还设置有存储模块，用于存储计算得到的测量模块的校准值。

由于现有校准设备在整个校准过程中，其操作步骤的详细内容没有记录，导致数据无法实时上传到数据库，因此本实用新型实施例中的流量标定设备在微型工控机中内置存储模块，用于存储校准数据。

但是微型工控机中内置的存储模块的存储空间有限，因此，该设备还设置包括有通讯模块，用于将该设备与云端数据库之间建立通讯连接，其中，所述通讯模块可以包括4G、4.5G或5G通讯模块，可以将现场操作该设备的整个检定校准过程进行记录，包括操作人员、数据、步骤、视频等，并可以实现实时上传数据至云数据库。同时配套建立的云数据库，用于记录和保存所有该设备的关联数据以及检定校准过程的数据，同时，还支持用户数据应用端可在远程端随时随地从云数据库调用下载。

通过云服务等技术解决流量计量的远程检测，在计量机构不能外出人员检测的情况下，客户通过此仪器可以实时将检测数据传送至检测方，检测机构也能监测远程检测过程中是否正规准确。

其中，将现场操作该设备的整个检定校准过程进行记录，具体的实施方式可以包括：预先设计校准证书模板，且记录的现场操作设备的校准数据与校准证书模板兼容，因此，无需人工手动输入数据，可一键自动导出和打印，极大地减少了检定/校准人员的工作量。

通过通用的校准记录模板和证书导出软件功能，可以实现常规仪器的计量检测、记录打印、证书输出一体化，大大提高计量检测人员的检测效率。

上述上传操作视频至云数据库的具体实施方式可为：

在被测气体的现场，安装IP摄像头，该摄像头可与微型工控机通信连接，主要用于对所述测量模块测量的被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值进行识别，并将识别的测量值通信传输给所述微型工控机。可让现场操作人员的每个步骤都能在远程实时查看和指导，减少出错的风险。且视频和语音信息以及测量的所有数据，利用微型工控机强大的功能，通过通讯模块传送至网络云数据库中进行保存，便于查询。

为了延长该设备在现场的操作时间，本实用新型实施例中该设备还设置有便携式的电源，所述便携式电源与所述微型工控机电连接，用于为其供电，相应的，在该设备上设置有连接便携式电源的接口，方便更换便携式电源，相应的可以理解为，该便携式电源为可充电的，因此，可以使得本实用新型实施例的流量标定设备可以在现场操作更长时间，提高效率。

优选的，所述数字流量模块内设置有防电磁干扰设备，具备防电磁干扰功能，极大的减小了外界环境对内部高精度数字流量模块的影响，使得数字流量模块测量的被测气体的标准流量值更稳定。

优选的，该设备还同时扩展了包括USB、VGA、RJ-45、RS485和 HDMI等多种类型的接口，解决了设备性能扩展的问题。

需要说明的是，本实用新型实施例中的微型工控机可采用基于 Windows操作系统的工控机，连接高清高性能触摸屏，设计面向设备用户的人性化操作和保存界面，让数据调用和保存快速完成。

微型工控机内置的软件操作系统，包括核心层、引擎层、应用层以及应用工具层。

核心层位于应用软件的最底层，是对操作系统接口的抽象，使得应用层具备了跨平台的特性，同时简化了上层应用的开发，核心层基于C/C++开发。引擎层是对核心的二次封装，引擎层为上层应用在系统接口基础上提供了更多辅助接口，支持了应用层的二次、三次开发功能，引擎层基于C++开发。应用层是数据采集处理及人机界面交互层，由于采用多层设计，经过实践检验的底层确保了应用层运行稳定高效、扩展简单、易于使用维护。应用工具层提供了一系列应用二次、三次开发工具。

还包括实时数据库层、历史数据库层、人机界面层和云服务层。

实时数据库层负责对设备的实时数据采集、处理、访问等功能。实时数据库的一个重要特性就是实时性，包括数据实时性和事务实时性。数据实时性是现场IO数据的更新周期。作为实时数据库，不能不考虑数据实时性。一般数据的实时性主要受现场设备的制约，特别是对于一些比较老的系统而言，情况更是这样。事务实时性是指数据库对其事务处理的速度。它可以是事件触发方式或定时触发方式。事件触发是该事件一旦发生可以立刻获得调度，这类事件可以得到立即处理，但是比较消耗系统资源；而定时触发是在一定时间范围内获得调度权。本系统实时数据库作为一个完整的实时数据库系统，同时支持了数据的实时性与事务的实时性。

历史数据库采用了开源软件MySQL二次定制，数据采用建立主键和索引的方式，确保了存储和查询的高性能。

人机界面层包含：数据动态显示界面、多模式选择界面，报表生成及查询，统计分析功能。

数据动态显示界面支持锁定功能，实验过程中，录入数据时可以瞬间锁定冻结当前画面，方便数据的观察和录入。

多模式选择含大中小三种管径和混合模式，每种模式均有多种参数可设置，通过多模式设计本检定装置具有极强的通用性。

报表通过xlsx格式表格导出，系统实现了xlsx格式表格文件的解析和读写，由此实现了将数据输出按照预定义的格式到xlsx格式表格的功能。

本系统使用双显示同时支持两块屏幕显示人机界面，每块显示屏使用独立的界面，并共享显示数据。大屏输出作为日常办公管理使用，内嵌触摸屏在设备外出便携操作使用。两块屏幕能同时显示也可以单独显示，本系统软件启动过程中自动检测windows主屏幕和扩展屏幕，通过判断屏幕是否存在以及屏幕的分辨率大小，将不同的显示画面输出到不同屏幕上以实现自适应显示功能。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种高精度流量标定设备，其特征在于，包括：

测量模块，包括一体化压力传感器、一体化温度传感器和一体化湿度传感器，分别用于测量被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值；

显示模块；

微型工控机；

数字流量模块，用于采集被测气体的标准流量值；

所述显示模块、所述一体化压力传感器、所述一体化温度传感器、所述一体化湿度传感器和所述数字流量模块分别与所述微型工控机通信连接，所述微型工控机根据所述被测气体的标准流量值，以及所述被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值，计算所述测量模块的校准值，并将计算的结果发送至所述显示模块。

2.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述显示模块为触摸屏。

3.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述设备还包括便携式电源，所述便携式电源与所述微型工控机电连接，用于为所述微型工控机供电。

4.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述微型工控机中设置有存储模块，用于存储所述测量模块的校准值。

5.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述设备还包括通讯模块，用于将所述设备与云数据库建立通讯连接。

6.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述设备还包括校准证书模板模块，用于记录所述测量模块的校准值。

7.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述设备还包括与所述微型工控机通信连接的摄像头，所述摄像头对所述测量模块测量的被测气体的大气压测量值、温度测量值和湿度测量值进行识别，并将识别的测量值发送给所述微型工控机。

8.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述数字流量模块内设置有防电磁干扰设备。

9.根据权利要求1所述的高精度流量标定设备，其特征在于，所述设备还包括USB、VGA、RJ-45、RS485和HDMI扩展接口。

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