電子式水表校表系統(tǒng)及其校表方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子式水表校表系統(tǒng)，包括待校表、校表臺體和信號處理模塊；校表臺體包括走水部件和臺體處理器模塊。待校表通過其MCU的串口與信號處理模塊的TTL總線接口連接；信號處理模塊的RS485總線接口與臺體處理器模塊的RS485總線接口連接；臺體處理器模塊的M-Bus總線接口與待校表的M-Bus總線接口連接。本發(fā)明通過信號處理模塊讀取基表中磁敏傳感器輸出的原始信號數(shù)據(jù)，計算出該信號相應的時間和周期，從而判斷出是否滿足校表的條件，再將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到臺體處理器模塊供校表使用。本發(fā)明在小流時采用流量法校表，在大流量時采用體積法校表。本發(fā)明具有更好的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，更高的校表準確性，更快的校表速度。
【專利說明】電子式水表校表系統(tǒng)及其校表方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電子式水表校表系統(tǒng)及其校表方法。
【背景技術】
[0002]隨著國家發(fā)改委和住建部發(fā)布《關于加快建設完善城鎮(zhèn)居民用水階梯價格制度的指導意見》，市場期待已久的全面推行階梯水價改革終于有了質的進步。各供水企業(yè)逐漸認識到流量水表精確計量、智能化管理的重要性，因此原有機械式水表的計量方式已經不能滿足市場的需求。同時，原有的校表裝置將要被新裝置所取代。傳統(tǒng)式校表裝置的缺陷:1、校表效率低。由于必須通過手動調節(jié)基表流量誤差的方式，很難實現(xiàn)自動化統(tǒng)一校表。2、容易出現(xiàn)人為錯誤。由于采用的是人工讀取機械表頭數(shù)據(jù)的方式，不可避免的出現(xiàn)讀數(shù)錯誤或者有偏差的情況。3、校表誤差大。由于計量的精度有限，在水流比較小的情況下，漏損大，難以計量準確。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能自動校驗水表且降低誤差率的電子式水表校表系統(tǒng)及其校表方法。
[0004]本發(fā)明提供的這種電子式水表校表系統(tǒng)，包括待校表、信號處理模塊和校表臺體，校表臺體包括走水部件和臺體處理器模塊；待校表通過其MCU的串口與信號處理模塊的TTL總線接口連接，用于將待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號以TTL方式傳至信號處理模塊；信號處理模塊的RS485總線接口與臺體處理器模塊的RS485總線接口連接，用于將處理后的待校表葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號傳至臺體處理器模塊；臺體處理器模塊的M-Bus總線接口與待校表的M-Bus總線接口連接,用于將待校表的實測走水數(shù)據(jù)與校表臺體標準走水數(shù)據(jù)的比對結果反寫到待校表中；臺體處理器模塊與走水部件連接，用于走水部件中流量閥門的控制。
[0005]所述信號處理模塊包括與所述待校表連接通信的TTL總線接口、從待校表原始信號中獲取其信號時間差和周期T的信號處理器、與所述臺體處理器模塊連接通信的RS485總線接口電路。所述信號處理器是將接收的待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號進行信號平穩(wěn)性判斷處理，并獲取產生平穩(wěn)信號的待校表的信號時間差、周期T。所述臺體處理器模塊包括與所述信號處理模塊連接通信的RS485總線接口電路、從待校表的實測走水數(shù)據(jù)和校表臺體的標準走水數(shù)據(jù)的比對中獲取待校表的流量參數(shù)的臺體處理器、與所述待校表連接通信的M-Bus總線接口電路、上位機顯示屏、模擬數(shù)據(jù)采集模塊、臺體夾表到位檢測模塊和電磁閥控制模塊；上位機顯示屏與臺體處理器連接，模擬數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與臺體處理器連接，用于將采集的模擬數(shù)據(jù)傳至臺體處理器，臺體夾表到位檢測模塊的輸出端與臺體處理器的輸入端連接，用于將所述待校表在所述校表臺體的安裝情況傳至臺體處理器，電磁閥控制模塊的輸入端與臺體處理器的輸入端連接，其輸出端與所述走水部件的流量閥門的控制電磁閥連接。所述臺體處理器采用工控機。[0006]—種適應于這種電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法,校表方式設定為在小流時米用流量法獲取待校表的流量參數(shù)，在大流時采用體積法獲取待校表的流量參數(shù)；該方法包括如下步驟:
步驟1，將所述待校表安裝于所述校表臺體，讀取待校表的表號，并由人工選定流量測試方向；
步驟2，依據(jù)待校表口徑的不同，所述臺體處理器在上位機顯示屏上顯示當前校表臺體的每只水表所有校正流量點及校表方式，由作業(yè)人員選擇本次校正流量點，同時調整對應的流量閥門；
步驟3，將校表數(shù)據(jù)寫入臺體處理器的對應數(shù)據(jù)存儲區(qū)；
步驟4，根據(jù)待校表的表號所對應流量測試數(shù)據(jù)計算該待校表的體積參數(shù)；
步驟5，將獲得的體積參數(shù)返寫到對應的待校表存儲區(qū)的參數(shù)檔案中；
步驟6，獲取待校表的精度誤差，若該精度誤差符合要求，則跳轉至步驟2選擇下一個校正流量點；否則，轉至步驟4，再對該校表點實施固定次數(shù)地校正，若其精度誤差仍不滿足要求，退出校表，表明該待校表為故障表；
當所有校正流量點下，待校表的精度誤差均滿足要求，校表完成，退出。
[0007]所述步驟I中的流量測試方向包括表計正轉流量方向和表計反轉流量方向。所述步驟3校表數(shù)據(jù)包括待校表表號、流量點、周期、走水量。所述流量參數(shù)均能進行驗算。所述待校表的所述流量點的校正作業(yè)為獨立事件；若校正過程中發(fā)現(xiàn)有流量問題，隨時中斷校表。
[0008]本發(fā)明采用自動化式的校表方式，彌補了機械式校表方式的不足；計量信號采用電信號，避免了通過純機械式調節(jié)流量的不足。本發(fā)明能精確的調節(jié)正轉和反轉水量信息；本發(fā)明將葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號通過外部的信號處理單元處理，避免占用智能表內部的CPU資源，從而使計量數(shù)據(jù)更加準確；本發(fā)明校表時經歷兩種校表階段，即在小流時采用流量法校表，在大流量時采用體積法校表。本發(fā)明通過總線傳輸方式，把信號處理模塊處理后的待校表實測數(shù)據(jù)，傳輸?shù)脚_體處理器模塊，及時快速的與校表臺體的標準數(shù)據(jù)進行比對分析處理，減少誤差，提聞校表的精度。由此可見，本發(fā)明大幅提聞了校表的效率和準確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的功能框架圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的信號處理模塊原理示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明的臺體處理器模塊原理示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明的小流校表流程示意圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的大流校表流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括待校表、校表臺體和信號處理模塊；其中校表臺體包括走水部件和臺體處理器模塊。待校表通過其MCU的串口與信號處理模塊的TTL總線接口連接，用于將待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號以TTL方式傳至信號處理模塊；信號處理模塊的RS485總線接口與臺體處理器模塊的RS485總線接口連接，用于將處理后的待校表葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號傳至臺體處理器模塊；臺體處理器模塊的M-Bus總線接口與待校表的M-Bus總線接口連接，用于將待校表的實測走水數(shù)據(jù)與校表臺體標準走水數(shù)據(jù)的比對結果反寫到待校表中。臺體處理器模塊與走水部件連接，用于走水部件中流量閥門的控制。
[0015]待校表包括水表基表、MCU和計量采樣部件。計量采樣部件包括若干磁敏傳感器。水表基表包括底座和一個環(huán)形磁鐵，該環(huán)形磁鐵安裝在水表基表的葉輪轉動軸端部。若干磁敏傳感器都布置在與環(huán)形磁鐵相對的底座的一面，位于環(huán)形磁鐵的垂直正上方，用于將感應的該環(huán)形磁鐵的磁極變換信息轉換為電信號；若干磁敏傳感器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件的輸入端連接。環(huán)形磁鐵可采用兩對磁極的多極充磁方式的鐵氧體材料的磁鐵。磁敏傳感器可采用隧道磁電阻傳感器。
[0016]待校表將水流量的原始信息以電信號的方式傳輸給信號處理模塊，信號處理模塊對該原始的電信號轉化為對應的信號時間差及其周期T，以RS485總線的形式傳輸?shù)脚_體處理器模塊；臺體處理器模塊將接收到的該待校表的實際走水數(shù)據(jù)與臺體本身的標準走水數(shù)據(jù)進行比較分析，將分析結果通過總線的形式下發(fā)到對應的待校表中，從而實現(xiàn)對待校表的調校。
[0017]如圖2所示，信號處理模塊即信號的中繼器，其包括與待校表連接通信的TTL總線接口、從待校表原始信號中獲取其信號時間差和周期T的信號處理器、與臺體處理器模塊連接通信的RS485總線接口電路和存儲器。
[0018]由于信號處理模塊靠近待校表端，其信號的接收采用TTL電平的形式。信號處理器首先通過TTL總線接口持續(xù)接收來自待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號，即讀取待校表的基表中隧道磁電阻傳感器輸出的原始信號數(shù)據(jù)，然后再對該信號進行捕獲處理，轉化為相應的具體數(shù)值:脈沖的高電平時間、低電平時間、葉輪旋轉一圈的周期時間T ;接著是根據(jù)該信號的高電平匹對與否，對該原始的電信號進行平穩(wěn)性判斷處理，即對該原始的電信號進行初篩，只有產生的平穩(wěn)信號的待校表才能進入后續(xù)校表流程；最后一方面把處理的數(shù)據(jù)保存到內部存儲器中；另一方面將獲取產生平穩(wěn)信號的待校表的信號時間差及其周期T通過RS485總線接口電路傳至臺體處理器模塊。
[0019]校表臺體包括走水部件和臺體處理器模塊。
[0020]走水部件包括控制水流的穩(wěn)壓泵、加壓設備等。本發(fā)明通過對該電控泵的流量閥門的控制，實現(xiàn)該閥門的自動開與關。穩(wěn)壓泵能確保校表所需的水流信號平穩(wěn)。
[0021]如圖3所示，臺體處理器模塊包括與信號處理模塊連接通信的RS485總線接口、從待校表的實測走水數(shù)據(jù)以及校表臺體的標準走水數(shù)據(jù)的比對中獲取待校表的流量曲線參數(shù)的臺體處理器、與待校表連接通信的M-Bus總線接口電路、上位機顯示屏、模擬數(shù)據(jù)采集模塊、臺體夾表到位檢測模塊和電磁閥控制模塊。上位機顯示屏與臺體處理器連接，模擬數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與臺體處理器連接，用于將采集的模擬數(shù)據(jù)傳至臺體處理器，臺體夾表到位檢測模塊的輸出端與臺體處理器的輸入端連接，用于將待校表在校表臺體的安裝情況傳至臺體處理器，電磁閥控制模塊的輸入端與臺體處理器的輸入端連接，其輸出端與走水部件的流量閥門的控制電磁閥連接。
[0022]臺體處理器采用工控機。
[0023]具體操作過程為:首先通過臺體處理器控制相應的電磁閥將進水閥門打開，并調節(jié)出水處的流量大小，檢測相應的流量值。然后根據(jù)臺體處理器設定的走水量值，將實際通過校表臺體中水泵稱量到的走水量與信號處理模塊處理后的信號進行采集，仿真出流量誤差曲線，并將處理后的結果通過M-Bus總線的形式返寫到待校的表計中，從而實現(xiàn)自動校表。
[0024]本發(fā)明根據(jù)水流大小的不同選擇不同的方法獲取表計的流量參數(shù):在小流時采用流量法獲取待校表的流量參數(shù)，在大流時采用體積法獲取待校表的流量參數(shù)。
[0025]如圖4所示,流量法獲取表計的流量參數(shù)時包括如下步驟:1，臺體處理器準備開始指令；2，信號處理模塊啟動分析；3，接著信號處理模塊停止分析；4，停止水流；5，臺體處理器讀取信號處理模塊的周期時間；6，計算當前校正流量點的平均周期；7，計算當前校正流量點的體積參數(shù)；8，生成小流量走水時的流量參數(shù)。
[0026]如圖5所示，體積法獲取表計的流量參數(shù)時包括如下步驟:1，臺體處理器存儲待校表初始相位數(shù)；2，信號處理模塊啟動分析；3，臺體處理器讀取信號處理模塊中初始相位值；4，信號處理模塊停止分析；5，信號處理模塊存儲終止相位數(shù)；6，臺體處理器讀信號處理模塊的終止相位值、平均值、方差；7，計算相位數(shù)；8，計算當前點的平均周期；9，計算當前校正流量點的體積參數(shù)；10，生成大流量走水時的流量參數(shù)。
[0027]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0028]校表之初，為確保流量穩(wěn)定性，對臺體處理器進行如下設置:每一臺水表的每一流量點的校正作業(yè)為獨立事件。若校正過程中明顯發(fā)現(xiàn)有流量問題，可隨時中斷校表流程。
[0029]實施例一:校表臺體上存在基表中有異物的待校表。
[0030]步驟1，將待校表安裝于校表臺體，讀取待校表的表號，并由人工選定流量測試方向為表計正轉流量方向。
[0031]步驟2，依據(jù)待校表口徑的不同，臺體處理器在上位機顯示屏上顯示當前校表臺體的每只水表所有校正流量點及校表方式，由作業(yè)人員選擇本次校正流量點，同時調整對應的流量閥門。
[0032]步驟3，在小流量走水過程中，通過信號處理裝置，臺體處理器讀取待校表的不同周期數(shù)時，發(fā)現(xiàn)其差異很大，表明葉輪旋轉很不穩(wěn)定，很可能是葉輪處有異物導致。此塊待校表停止后續(xù)檢測。
[0033]實施例二:待校表中存在至少一個故障表。
[0034]步驟1，將待校表安裝于校表臺體，讀取待校表的表號，并由人工選定流量測試方向為表計正轉流量方向。
[0035]步驟2，依據(jù)待校表口徑的不同，臺體處理器在上位機顯示屏上顯示當前校表臺體的每只水表所有校正流量點及校表方式。
[0036]此時，為大流量走水過程，選擇體積法獲取待校表的流量參數(shù)。由作業(yè)人員選擇本次校正流量點，同時調整對應的流量閥門。
[0037]步驟3，將校表數(shù)據(jù)寫入臺體處理器的對應數(shù)據(jù)存儲區(qū)。校表數(shù)據(jù)包括待校表表號、流量點、周期、走水量。
[0038]步驟4，根據(jù)待校表的表號所對應流量測試數(shù)據(jù)，采用體積法計算該待校表的體積參數(shù)。
[0039]此時，在大流量走水過程中，通過信號處理裝置，讀取表的不同周期數(shù)，換算單位體積的流量時，相鄰周期的單位體積流量相差很大，代表此基表本身流量不穩(wěn)定。此塊待校表停止后續(xù)檢測。
[0040]實施例三:各個待校表均為正常表，且均校表成功。
[0041]步驟1，將待校表安裝于校表臺體，讀取待校表的表號，并由人工選定流量測試方向為表計正轉流量方向。
[0042]步驟2，校表臺體上的各個待校表均為同一批次，校表繼續(xù)。
[0043]步驟3，依據(jù)待校表口徑的不同，臺體處理器在上位機顯示屏上顯示當前校表臺體的每只水表所有校正流量點及校表方式。
[0044]此時，在小流量走水過程中，選擇流量法獲取待校表的流量參數(shù)。由作業(yè)人員選擇本次校正流量點，同時調整對應的流量閥門。
[0045]步驟4，將校表數(shù)據(jù)寫入臺體處理器的對應數(shù)據(jù)存儲區(qū)。校表數(shù)據(jù)包括待校表表號、流量點、周期、走水量。
[0046]步驟5，根據(jù)待校表的表號所對應流量測試數(shù)據(jù)，采用流量法計算該待校表的體積參數(shù)。
[0047]步驟6，將獲得的體積參數(shù)返寫到對應的待校表的參數(shù)檔案中。
[0048]步驟7，獲取待校表的精度誤差，當前該待校表的精度誤差符合要求，則轉至步驟2選擇下一個校正流量點。
[0049]步驟8，切換至下一校正流量點后，此時，在大流量走水過程中，根據(jù)待校表的表號所對應流量測試數(shù)據(jù)，采用體積法計算該待校表的體積參數(shù)。
[0050]步驟9，將獲得的體積參數(shù)返寫到對應的待校表的參數(shù)檔案中。
[0051]步驟10，獲取待校表的精度誤差，該精度誤差符合要求，則跳轉至步驟8選擇下一個校正流量點；
步驟11，所有校表點的精度誤差均滿足要求，校表完成，退出。
[0052]步驟12,人工選定流量測試方向為表計反轉流量方向。重復步驟2至步驟11,完成反轉時各個校正流量點的校正。當所有校正流量點下，待校表的精度誤差均滿足要求，校表完成，退出。
[0053]本發(fā)明的臺體處理器可首先讀取待校表的批次號，發(fā)現(xiàn)存在不同批次的水表，可停止校表。如果重新檢查并確定了所有校表臺體掛接的待校表均為同一批次，可重新實施校表。
[0054]當所有校正流量點校正完成時，本發(fā)明可根據(jù)用戶權限開通內部驗算功能，對各流量參數(shù)進行驗算。
[0055]本發(fā)明采用自動化的校表流程，取代了傳統(tǒng)的人工調節(jié)機芯流量的校表方法，提高了校表的效率；采用了臺體處理器模塊自動讀數(shù)、計算的方式，減少了人為方面的錯誤，提高了校表的準確性；采用了一體式的水量穩(wěn)壓裝置(穩(wěn)壓泵)和臺體采樣裝置(模擬數(shù)據(jù)采集模塊)，提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.一種電子式水表校表系統(tǒng),包括待校表,其特征在于,該系統(tǒng)還包括信號處理模塊和校表臺體，校表臺體包括走水部件和臺體處理器模塊；待校表通過其MCU的串口與信號處理模塊的TTL總線接口連接，用于將待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號以TTL方式傳至信號處理模塊；信號處理模塊的RS485總線接口與臺體處理器模塊的RS485總線接口連接，用于將處理后的待校表葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號傳至臺體處理器模塊；臺體處理器模塊的M-Bus總線接口與待校表的M-Bus總線接口連接，用于將待校表的實測走水數(shù)據(jù)與校表臺體標準走水數(shù)據(jù)的比對結果反寫到待校表中；臺體處理器模塊與走水部件連接，用于走水部件中流量閥門的控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子式水表校表系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理模塊包括與所述待校表連接通信的TTL總線接口、從待校表原始信號中獲取其信號時間差和周期T的信號處理器、與所述臺體處理器模塊連接通信的RS485總線接口電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子式水表校表系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理器是將接收的待校表的葉輪原始圈數(shù)計數(shù)信號進行信號平穩(wěn)性判斷處理，并獲取產生平穩(wěn)信號的待校表的信號時間差、周期T。
4.根據(jù)權利要求1所述的電子式水表校表系統(tǒng)，其特征在于，所述臺體處理器模塊包括與所述信號處理模塊連接通信的RS485總線接口電路、從待校表的實測走水數(shù)據(jù)和校表臺體的標準走水數(shù)據(jù)的比對中獲取待校表的流量參數(shù)的臺體處理器、與所述待校表連接通信的M-Bus總線接口電路、上位機顯示屏、模擬數(shù)據(jù)采集模塊、臺體夾表到位檢測模塊和電磁閥控制模塊；上 位機顯示屏與臺體處理器連接，模擬數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與臺體處理器連接，用于將采集的模擬數(shù)據(jù)傳至臺體處理器，臺體夾表到位檢測模塊的輸出端與臺體處理器的輸入端連接，用于將所述待校表在所述校表臺體的安裝情況傳至臺體處理器，電磁閥控制模塊的輸入端與臺體處理器的輸入端連接，其輸出端與所述走水部件的流量閥門的控制電磁閥連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的電子式水表校表系統(tǒng)，其特征在于，所述臺體處理器采用工控機。
6.—種適應于權利要求1所述的電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法，其特征在于，校表方式設定為在小流時采用流量法獲取待校表的流量參數(shù)，在大流時采用體積法獲取待校表的流量參數(shù)；該方法包括如下步驟: 步驟1，將所述待校表安裝于所述校表臺體，讀取待校表的表號，并由人工選定流量測試方向； 步驟2，依據(jù)待校表口徑的不同，所述臺體處理器在上位機顯示屏上顯示當前校表臺體的每只水表所有校正流量點及校表方式，由作業(yè)人員選擇本次校正流量點，同時調整對應的流量閥門； 步驟3，將校表數(shù)據(jù)寫入臺體處理器的對應數(shù)據(jù)存儲區(qū)； 步驟4，根據(jù)待校表的表號所對應流量測試數(shù)據(jù)計算該待校表的體積參數(shù)； 步驟5，將獲得的體積參數(shù)返寫到對應的待校表存儲區(qū)的參數(shù)檔案中； 步驟6，獲取待校表的精度誤差，若該精度誤差符合要求，則跳轉至步驟2選擇下一個校正流量點；否則，轉至步驟4，再對該校表點實施固定次數(shù)地校正，若其精度誤差仍不滿足要求，退出校表，表明該待校表為故障表；當所有校正流量點下，待校表的精度誤差均滿足要求，校表完成，退出。
7.根據(jù)權利要求6所述的電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法，其特征在于，所述步驟I中的流量測試方向包括表計正轉流量方向和表計反轉流量方向。
8.根據(jù)權利要求6所述的電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法，其特征在于，所述步驟3校表數(shù)據(jù)包括待校表表號、流量點、周期、走水量。
9.根據(jù)權利要求6所述的電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法,其特征在于,所述流量參數(shù)均能進行驗算。
10.根據(jù)權利要求6所述的電子式水表校表系統(tǒng)的校表方法,其特征在于,所述待校表的所述流量點的校正作業(yè)為獨立事件 ；若校正過程中發(fā)現(xiàn)有流量問題，隨時中斷校表。
【文檔編號】G01F25/00GK103983331SQ201410233623
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】石英春, 陳聰玲, 楊枝友, 陳羽 申請人:湖南威銘能源科技有限公司