CN216483258U - 气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，包括：流量脉冲检测传感器的输出端与前置放大器的输入端连接，以从基表采集流量气体的流量脉冲信号并发送至前置放大器；温度传感器的输出端与微处理器的输入端连接，以采集流量气体的温度信号并发送至微处理器；压力传感器的输出端与微处理器的输入端连接，以采集流量气体的压力信号并发送至微处理器；微处理器的输入端与前置放大器的输出端、温度传感器的输出端和压力传感器的输出端连接；存储器与微处理器连接，显示器与微处理器连接，通信接口的一端与微处理器连接，通信接口的另一端与用户设备连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及流量计技术领域，特别涉及一种气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪。
背景技术
现有燃气表技术缺陷。
1、计算精度低。
2、现有燃气表无法动态修正采集参数。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪。
为了实现上述目的，本实用新型面的实施例提供一种气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，包括：流量脉冲检测传感器、前置放大器、微处理器、温度传感器、压力传感器、存储器、显示器和通信接口，其中，
所述流量脉冲检测传感器的输出端与所述前置放大器的输入端连接，用于以从基表采集流量气体的流量脉冲信号并发送至所述前置放大器；所述温度传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接，以采集流量气体的温度信号并发送至所述微处理器；所述压力传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接，以采集流量气体的压力信号并发送至所述微处理器；
所述微处理器的输入端与所述前置放大器的输出端、所述温度传感器的输出端和所述压力传感器的输出端连接；所述存储器与所述微处理器连接，所述显示器与所述微处理器连接，所述通信接口的一端与所述微处理器连接，所述通信接口的另一端与用户设备连接。
进一步，所述通信接口包括：RS485接口、NB-iot接口、蓝牙接口和红外接口，分别与所述微处理器和用户设备连接。
进一步，所述显示器采用LCD显示器。
进一步，还包括：按键，所述按键的输出端与所述微处理器的输入端连接
根据本实用新型实施例的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，提供时间同步性，参数指标的正确性；以及由时间段单位长度不同所带来的数据多少及计算的复杂性。本实用新型采用设定温度、压力、脉冲、相邻时间段三个指标的硬件指标、使用环境指标、计算合理性指标。采用上述三个指标互相验证，确定不同的报警边界:包括硬件故障指标、气体环境指标、计算合理性指标，建立了一套完善合理的计算、容错、判断机制，以保证计量产品的计量有效性。当一个指标出现超限，时间一瞬即逝，为保证当时计量的准确性；引入替代值进行当时计算。并且，以时间为索引，将各时间段三个参数分别存储，地址存储采用时间+地址为指针，以保证存储数据的正确性、唯一性，以保证后期可以追溯原始数据，以保证计量数据的可追溯性；并将此几项指标实时通讯至云端，并与历史同期数据、环比数据分析，以确定计量器具的使用性能指标是否下降。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型实施例的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪的结构图；
图2为根据本实用新型实施例的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪的电路图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型提出一种气体流量体积多参量计量及追溯方法、修正仪，具体涉及气体涡轮流量计体积计算技术方案。本实用新型气体流量与体积转换，需要分割时间段，并需要计算此时间段内流量气体的温度、压力、流量等三个指标，进行气态方程转换：然后将各时间段的体积累加，即可得到气体累积体积。
首先，对本申请中使用到的符号进行解释说明：
Qb：标准条件下的气体流量；
Zn：标准参比条件下压缩因子；
Zf：根据实际测量得到的温度信号、压力信号和流量脉冲信号计算出当前条件下压缩因子；
ΔTc：体积计算周期；
Vb：标准条件下的气体体积；
ΔTt：温度采集周期；
ΔTp：压力采集周期；
ΔTv：体积脉冲采集周期；
N：单位体积脉冲采集周期内采集得到的脉冲数；
K：单位体积所产生的脉冲数目，即1m3气体所产生的脉冲数目；
x：单位时间内脉冲数目，即1s内所采集的脉冲。
如图1和图2所示，本发明实施例的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，包括：流量脉冲检测传感器100、前置放大器200、微处理器500、温度传感器300、压力传感器400、存储器700、显示器600。
传感器子程序检测到计时超过设定检测间隔时间后则进行下列步骤并重新计时，否则无响应；
对接收到的流量脉冲信号进行运算，生成流量脉冲数据N；
根据流量脉冲数据对体系系数进行分区或多项式修正；
分区修正：将N/ΔTv的值与Ki的边界值进行比较判断选取正确的K值
多项式修正：x＝N/ΔTv；K＝a*x6+b*x5+c*x4+d*x3+e*x2+f*x+g，其中a、b、c、d、e、f、g为K的区间修正系数；
体积量计算：V＝f(x，K),x与时间间隔算出修正的脉冲数再与已解得的K系数进行乘加计算得到体积。
温度传感器300的输出端与微处理器500的输入端连接，用于采集流量气体的温度信号，发送至微处理器500。温度传感器300的温度采集周期ΔTt。
微处理器500对接收的流量气体的温度信号进行分析计算，包括：
对接收到的温度信号进行运算，生成温度数据TN2；
对温度数据进行温度转换与修正；
分区修正：T＝at*(Tx-TN2)+bt*(TN2-TN1)+ct*(TN1-TN0)+dt；
多项式修正：T＝et*(Tx-TN0)3+ft*(Tx-TN0)2+gt*(Tx-TN0)+ht；
零点校准：T＝it*(Tx-TN0)+jt；
其中at至jt为温度的修正系数；
判断数据是否与缓存区数据具有时间连续性，有则进行下一步，无则清空缓存区；
阈值检测判断是否生成温度传感器300错误标志；
数据异常则使用替代算法进行替代；
设定温度上限值、温度下限值，如果超过预设的温度上限值或温度下限值，则采用设定的对应上限值或下限值进行替代；
设定固定值超限则用设定的固定的值进行替代；
设定延续值则使用上一小时平均值进行替代；将温度数据存入温度处理缓存区；
温度缓存区数据与ΔTt进行平均计算，更新温度参与计算值。
压力传感器400的输出端与微处理器500的输入端连接，用于采集流量气体的压力信号，发送至微处理器500。压力传感器400的采集周期ΔTp。
微处理器500对接收的流量气体的压力信号进行分析计算，包括：
对接收到的压力信号进行运算，生成压力数据；
对压力数据进行压力转换与修正；
分区修正：P＝ap*(Px-PN2)+bp*(PN2-PN1)+cp*(PN1-PN0)+dp；
多项式修正：P＝ep*(Px-PN0)3+fp*(Px-PN0)2+gp*(Px-PN0)+hp；
零点校准：P＝ip*(Px-PN0)+jp；
其中ap至jp为压力的修正系数；
判断数据是否与缓存区数据具有时间连续性，有则进行下一步，无则清空缓存区；
阈值检测判断是否生成压力传感器400错误标志；
数据异常则使用替代算法进行替代；
设定压力上限值、压力下限值，如果超过预设的压力上限值或压力下限值，则采用设定的对应上限值或下限值进行替代；
设定固定值超限则用设定的固定的值进行替代；上一小时、上一天、预设数值
压力数据存入压力处理缓存区；
压力缓存区数据与ΔTp进行平均计算，更新压力参与计算值。
微处理器500的输入端与前置放大器200的输出端、温度传感器300的输出端和压力传感器400的输出端连接，用于接收流量气体的温度信号、压力信号和放大后的流量脉冲信号并进行分析计算，首先计算出标准参比条件下压缩因子Zn，然后根据温度信号、压力信号和流量脉冲信号计算出当前条件下压缩因子Zf；计算此时标准条件下的体积流量Qb；根据计算周期ΔTc计算此时标准条件下的体积流量Vb；将工况累积量(仅有流量)转换为标况累积量(流量、压力温度)。
下面对微处理器500的处理过程进行详细说明。
1.计算
(1)计算事件挂起，在整个过程结束后事件休眠
(2)计算周期ΔTc
(3)计算过程
①根据GB/T21391-2008中公式和管道气体组分表计算出标准参比条件下压缩因子Zn；
②根据GB/T17747.2-1999和采集处理后的温度、压力和体积计算出当前条件下压缩因子Zf；
③计算此时标准条件下的体积流量Qb；
④根据计算周期ΔTc计算此时标准条件下的体积流量Vb；
2.生成记录
(1)判断得到所读取的时间减去当前小时所在缓存区初始时间的结果超过了缓存区的时间长度；
(2)生成记录事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(3)生成小时记录，记录内容为：
①标、工况累积体积；
②压力(最大或最小或平均值，取决于用户设置，默认为平均)；
③温度(最大或最小或平均值，取决于用户设置，默认为平均)；
④标、工况瞬时流量(最大或最小或平均值，取决于用户设置，默认为平均)；
(4)继续用读取的时间判断当前所在天、月、年是否过期，是则生成相应日、月、年记录，内容参照时记录；
(5)记录生成完成，请求记录存储事件挂起。
存储器700与微处理器500连接，用于对微处理器500的计算结果和工作日志进行存储。
1、参数存储
(1)参数存储事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(2)解析参数修改来源和权限是否符合；
(3)生成参数修改日志；
(4)检测参数修改是否成功；
(5)生成参数修改成功日志；
2、记录存储
(1)记录存储事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(2)读取当前时间和记录类型计算指定存储位置；
(3)生成记录存储数据包；
(4)记录写入存储器700；
(5)读取并检测所写入记录是否写入成功；
(6)记录存储结束；
此外，本发明还可以实现参数恢复和存储复位记录。
1、参数恢复
(1)从存储区读取配置参数；
(2)进行校验判断是否正确，是则进行下述步骤，否则读取备份数据进行校验仍不通过则恢复默认并存储恢复失败记录；
(3)解析存储器700参数存储区数据进行参数数值匹配；
2、存储复位记录
(1)生成参数恢复记录数据包进行存储；
(2)生成参数恢复成功记录。
显示器600与微处理器500连接，用于对微处理器500的计算结果进行显示。
本发明的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，还包括：按键800，该按键800的输出端与微处理器500的输入端连接。用户通过案件800输入控制信号，进而发送给微处理器500进行处理。
此外，本发明的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪还包括：RS485接口、NB-iot接口、蓝牙接口和红外接口，分别与微处理器500连接，以连接用户设备900，进行现场数据和报警信号的传输。
下面分别对各类型接口进行说明：
1.RS485以ModBus协议通信
通信内容包括参数修改和记录读取。
(1)检测到数据接收，ModBus通信事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(2)数据帧结束判断截获传输数据帧；
(3)自身地址判断消息目标是否正确，是则进行下列步骤，否则不予回应；
(4)数据校验是否通过，是则进行下列步骤，否则回应校验错误；
(5)解析通信内容，并生成应答数据帧进行回复；
2.NB通信，实时在线，传输数据至云端服务器
通信内容包括参数修改和上传。
下行：
(1)NB链接过程中收到信息，NB通信事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(2)数据帧结束判断截获传输数据帧；
(3)自身地址判断消息目标是否正确，是则进行下列步骤，否则不予回应；
(4)数据校验是否通过，是则进行下列步骤，否则回应校验错误；
(5)解析通信内容，并生成应答数据帧进行回复；
上传：
(1)有允许上传的报警事件产生时NB通信事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(2)有允许上传的参数修改事件产生时NB通信事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(3)记录上传周期计时器结束时记录上传事件挂起，在整个过程结束后事件休眠；
(4)建立NB链接，等待建立链接成功；
(5)上传生成的报警日志；
(6)上传生成的参数修改日志；
(7)上传存储的历史记录和日志；
3.蓝牙通信
通信内容包括参数修改和记录读取。蓝牙通信主要对接现场设备，实现现场设备数据的传输。
(1)蓝牙连接成功，蓝牙通信事件挂起，无数据传输3分钟后断开蓝牙，事件休眠；
(2)检验蓝牙配对MAC是否正确；
(3)数据帧结束判断截获传输数据帧；
(4)自身地址判断消息目标是否正确，是则进行下列步骤，否则不予回应；
(5)数据校验是否通过，是则进行下列步骤，否则回应校验错误；
(6)解析通信内容，并生成应答数据帧进行回复。
综上，本发明的修正仪由压力、温度、流量脉冲检测传感器100以及微处理单元、液晶驱动电路及其他辅助电路组成，并配备多种外输信号接口。体积修正仪从基表获取脉冲信号，根据仪表系数计算工况累积量，并根据实际情况设置气体组份，通过在线采集温度、压力等参数进行压缩因子计算，然后由处理器依据气态方程公式进行计算，将工况累积量转换为标况累积量，并实现显示、存储、传输等功能。
根据本实用新型实施例的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，提供时间同步性，参数指标的正确性；以及由时间段单位长度不同所带来的数据多少及计算的复杂性。本实用新型采用设定温度、压力、脉冲、相邻时间段三个指标的硬件指标、使用环境指标、计算合理性指标。采用上述三个指标互相验证，确定不同的报警边界:包括硬件故障指标、气体环境指标、计算合理性指标，建立了一套完善合理的计算、容错、判断机制，以保证计量产品的计量有效性。当一个指标出现超限，时间一瞬即逝，为保证当时计量的准确性；引入替代值进行当时计算。并且，以时间为索引，将各时间段三个参数分别存储，地址存储采用时间+地址为指针，以保证存储数据的正确性、唯一性，以保证后期可以追溯原始数据，以保证计量数据的可追溯性；并将此几项指标实时通讯至云端，并与历史同期数据、环比数据分析，以确定计量器具的使用性能指标是否下降。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (4)
1.一种气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，其特征在于，包括：流量脉冲检测传感器、前置放大器、微处理器、温度传感器、压力传感器、存储器、显示器和通信接口，其中，
所述流量脉冲检测传感器的输出端与所述前置放大器的输入端连接，用于以从基表采集流量气体的流量脉冲信号并发送至所述前置放大器；所述温度传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接，以采集流量气体的温度信号并发送至所述微处理器；所述压力传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接，以采集流量气体的压力信号并发送至所述微处理器；
所述微处理器的输入端与所述前置放大器的输出端、所述温度传感器的输出端和所述压力传感器的输出端连接；所述存储器与所述微处理器连接，所述显示器与所述微处理器连接，所述通信接口的一端与所述微处理器连接，所述通信接口的另一端与用户设备连接。
2.如权利要求1所述的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，其特征在于，所述通信接口包括：RS485接口、NB-iot接口、蓝牙接口和红外接口，分别与所述微处理器和用户设备连接。
3.如权利要求1所述的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，其特征在于，所述显示器采用LCD显示器。
4.如权利要求1所述的气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪，其特征在于，还包括：按键，所述按键的输出端与所述微处理器的输入端连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202122864709.4U CN216483258U (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 气体流量体积多参量计量及追溯的修正仪 |
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Country Status (1)
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