基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，其解决了现有膜式燃气表计量装置无法进行实时监测，计量误差大的技术问题，其通过检测膜式燃气表出气口的周期波动信号，进而将周期数与膜式燃气表固定容积相乘得出气体流量；本发明专利技术广泛用于燃气计量技术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法
本专利技术涉及燃气计量
，具体而言，涉及一种基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法。
技术介绍
目前，膜式燃气表在使用时，需要工作人员入户进行人工手动抄表，IC卡式膜式燃气表无法做到用户燃气使用状态、流量的实时监测。在冬季与夏季工况下，膜式燃气表依然采用体积计量的方式，该计量方法对燃气公司以及用户均产生由计量误差带来的损失，且无法通过气态方程进行温压修正。对于燃气流量过流、未关火、长期未使用等危险状态，传统膜式燃气表计量终端无法实现实时监测。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决现有膜式燃气表计量装置无法进行实时监测，计量误差大的技术问题，提供了一种能够进行实时监测，计量误差小的基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法。本专利技术提供的基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，包括以下步骤：步骤1，通过气体压力传感器检测膜式燃气表出气口的气体绝对压力，并将气体压力数据发送给控制器；步骤2，控制器判断气体压力信号是否发生跳变，如果发生跳变，则进入步骤3，否则跳转至步骤1；步骤3，控制器将接收到的气体压力数值存储至数组A中，通过三次15点smooth中值滤波拟合管网压力波形基线；步骤4，将原始气体压力信号减去拟合管网压力波形得到滤除管网波动后的信号；步骤5，提取去除管网波动后的压力信号波形中正、负5Pa范围外的峰谷点，计算峰谷值点分布平均间隔P，P值为流速区间预测值；步骤6，当P<15或P>75时，则判定为流速存在过快或过慢情况，进入步骤7，否则进入步骤8；步骤7，采用三次50点smooth中值滤波拟合基线，跳转至步骤4；步骤8，对去除管网波动后的信号进行积分；步骤9，流速区间预测值P作为步长，采用Smooth中值平滑滤波方式对步骤8产生的积分信号进行N次步长为P的平滑滤波，并计算滤波后峰谷点个数M(n)；步骤10，当M(n)＝M(n-1)时，进入步骤11，否则跳转至步骤8；步骤11，统计计算信号峰值点间距D1至Dn，并存储在数组D中，定义max(D)为间距D1至Dn中的最大值，定义min(D)为间距D1至Dn中的最小值，如果(max(D)-min(D))/min(D)≤0.3，则跳转至步骤9，如果(max(D)-min(D))/min(D)>0.3时进入步骤12；步骤12，设Dsum为周期个数，Dsum的初始值是0，Dx为D1至Dn的任意一个，计算出D1至Dn的平均值Dmin，如果Dx＞1.75×Dmin则Dsum加2，如果Dx＞0.75×Dmin且DX≤1.75×Dmin则Dsum加1，如果Dx＞0.25×Dmin且DX≤0.75×Dmin则Dsum加0.5，Dx从D1至Dn遍历一遍后，得到最终的周期个数Dsum，再乘以膜式燃气表固定容积H得出流量V，即V＝Dsum×H。优选地，控制器将燃气用量V数据发送至燃气公司无线/集中抄表终端。本专利技术还提供一种基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，包括以下步骤：步骤1，通过气体压力传感器检测膜式燃气表出气口的气体绝对压力，并将气体压力数据发送给控制器；步骤2，控制器将接收到的气体压力数值存储至数组A中，通过smooth中值滤波拟合管网压力波形基线；步骤3，将原始气体压力信号减去拟合管网压力波形得到滤除管网波动后的信号；步骤4，提取去除管网波动后的压力信号波形中正、负5Pa范围外的峰谷点，计算峰谷值点分布平均间隔P，P值为流速区间预测值；步骤5，当P<15或P>75时，则判定为流速存在过快或过慢情况，进入步骤6，否则进入步骤7；步骤6，采用smooth中值滤波拟合基线，跳转至步骤4；步骤7，对去除管网波动后的信号进行积分；步骤8，流速区间预测值P作为步长，采用Smooth中值平滑滤波方式对步骤7产生的积分信号进行N次步长为P的平滑滤波，并计算滤波后峰谷点个数M(n)；步骤9，当M(n)＝M(n-1)时，进入步骤10，否则跳转至步骤7；步骤10，统计计算信号峰值点间距D1至Dn，并存储在数组D中，定义max(D)为间距D1至Dn中的最大值，定义min(D)为间距D1至Dn中的最小值，如果(max(D)-min(D))/min(D)≤0.3，则跳转至步骤8，如果(max(D)-min(D))/min(D)>0.3时进入步骤11；步骤11，设Dsum为周期个数，Dsum的初始值是0，Dx为D1至Dn的任意一个，计算出D1至Dn的平均值Dmin，如果Dx＞1.75×Dmin则Dsum加2，如果Dx＞0.75×Dmin且DX≤1.75×Dmin则Dsum加1，如果Dx＞0.25×Dmin且DX≤0.75×Dmin则Dsum加0.5，Dx从D1至Dn遍历一遍后，得到最终的周期个数Dsum，再乘以膜式燃气表固定容积H得出流量V，即V＝Dsum×H。优选地，步骤2中，smooth中值滤波过程采用三次15点smooth中值滤波；步骤6中，采用三次50点smooth中值滤波拟合基线。本专利技术的有益效果是：提供数字化计量装置及方法，通过信号提取实现流量间接计量。可作为用户旧表改造解决方案，只需将计量装置安装在现有膜式燃气表的后端(不必对膜式燃气表本身进行改造)，从而代替人工抄表方式。有效地实现用户燃气使用状态的实时监测与流量计量，测量精度高，误差小，具有提高燃气产业经济效益、提高用户燃气使用安全性等优点。具有温压修正功能。本专利技术进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。附图说明图1是阀体的结构示意图；图2是计量装置的原理框图；图3是TMS320F28335型数字信号处理器的电路原理图；图4是英飞凌DPS310传感器的示意图；图5是计量方法的流程图；图6是数组A中气体压力数据的波形图；图7是图6中的波形经过去除管网波动后的波形图；图8是去除管网波动后的压力信号波形中正、负5Pa范围外的峰谷点流速区间预测标记点图；图9是对去除管网波动后的信号进行积分后的数据图；图10是气体流速检测模块的电路图；图11是阀体与膜式燃气表、燃气灶的连接示意图；图12是气体压力传感器、气体流速检测模块在阀体中通道的位置示意图；图13是遍历过程流程图。图中符号说明：1.阀门螺杆，2.阀门螺套，3.活塞，4.O型密封圈，5.传感器连接部，6.主体部，7.传感器支架，8.O型密封圈，9.膜式燃气表，10.燃气灶，11.天然气管道，12.阀体，12-1.气体进口部，12-2.气体出口部，13.软管，14.电路板的PCB；20.DSP控制器，30.气体压力传感器，40.气体流速检测模块，50.电源模块，60.无线通信模块，70.显示模块。具体实施方式以下参照附图，以具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，阀体包括连接在一起的传感器连接部5和主体部6，传感器连接部5和主体部6的连接处通过O型密封圈4进行密封。传感器支架7与传感器连接部5连接，传感器支架7与传感器连接部5的连接处通过O型密封圈8密封。主体部6上连接有活塞3，阀门螺套2与主体部6连接，阀门螺杆1与阀门螺套2连接。阀门螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过气体压力传感器检测膜式燃气表出气口的气体绝对压力，并将气体压力数据发送给控制器；步骤2，控制器判断气体压力信号是否发生跳变，如果发生跳变，则进入步骤3，否则跳转至步骤1；步骤3，控制器将接收到的气体压力数值存储至数组A中，通过三次15点smooth中值滤波拟合管网压力波形基线；步骤4，将原始气体压力信号减去拟合管网压力波形得到滤除管网波动后的信号；步骤5，提取去除管网波动后的压力信号波形中正、负5Pa范围外的峰谷点，计算峰谷值点分布平均间隔P，P值为流速区间预测值；步骤6，当P

【技术特征摘要】
1.一种基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过气体压力传感器检测膜式燃气表出气口的气体绝对压力，并将气体压力数据发送给控制器；步骤2，控制器判断气体压力信号是否发生跳变，如果发生跳变，则进入步骤3，否则跳转至步骤1；步骤3，控制器将接收到的气体压力数值存储至数组A中，通过三次15点smooth中值滤波拟合管网压力波形基线；步骤4，将原始气体压力信号减去拟合管网压力波形得到滤除管网波动后的信号；步骤5，提取去除管网波动后的压力信号波形中正、负5Pa范围外的峰谷点，计算峰谷值点分布平均间隔P，P值为流速区间预测值；步骤6，当P<15或P>75时，则判定为流速存在过快或过慢情况，进入步骤7，否则进入步骤8；步骤7，采用三次50点smooth中值滤波拟合基线，跳转至步骤4；步骤8，对去除管网波动后的信号进行积分；步骤9，流速区间预测值P作为步长，采用Smooth中值平滑滤波方式对步骤8产生的积分信号进行N次步长为P的平滑滤波，并计算滤波后峰谷点个数M(n)；步骤10，当M(n)＝M(n-1)时，进入步骤11，否则跳转至步骤8；步骤11，统计计算信号峰值点间距D1至Dn，并存储在数组D中，定义max(D)为间距D1至Dn中的最大值，定义min(D)为间距D1至Dn中的最小值，如果(max(D)-min(D))/min(D)≤0.3，则跳转至步骤9，如果(max(D)-min(D))/min(D)>0.3时进入步骤12；步骤12，设Dsum为周期个数，Dsum的初始值是0，Dx为D1至Dn的任意一个，计算出D1至Dn的平均值Dmin，如果Dx＞1.75×Dmin则Dsum加2，如果Dx＞0.75×Dmin且DX≤1.75×Dmin则Dsum加1，如果Dx＞0.25×Dmin且DX≤0.75×Dmin则Dsum加0.5，Dx从D1至Dn遍历一遍后，得到最终的周期个数Dsum，再乘以膜式燃气表固定容积H得出流量V，即V＝Dsum×H。2.根据权利要求1所述的基于气体压力波形积分周期提取算法的燃气流量间接计量方法，其特征在于：控制器将燃气用量V数据发送至燃气公司无...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小利，韩钊，陈晓鹏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37