一种智能热量计价器制造技术

本发明专利技术属于智能测量装置领域，披露一种基于热量值进行数据处理的智能计价器。装置集成了有线传感器模块，具有自诊断功能和误差自校正的控制部分和综合计价软件部分等。控制算法上是基于神经网络进行自诊断，利用数值迭代进行自校正，设计了实时信号采集单元，进而可以实现数据的在线处理。最后，整个智能计价器应用在淋浴系统上时，为了适配实际淋浴场合，整个装置在组件连接处还加上一体化设计的防水保护的结构。

【技术实现步骤摘要】
一种智能热量计价器
本专利技术涉及测量
，尤其是涉及一种能准确对热量进行测量，并含有智能计价功能的智能热量计价器。
技术介绍
现如今，我国供热供暖与公共淋浴系统等的计量不够细化，收费不够合理化。随着智能化技术的发展，供热供暖企业进入了新的改革期、转型期。热量计价器是一种计量设备具，在供暖及淋雨系统等领域，能准确测量一定时间内流经设备液体所含热量多少，并根据测量时间及消耗热量显示应付费用。现有技术中，计价器包括主控制器模块，主控制器模块分别与温度流量采集模块、电源模块、数字显示模块相连接；其中主控制器模块用于热量统计、精度修正、计算费用。当面临不同时段、不同人群计费算法应当有所区别，并且提高热量计算精度也是应当重视的重点。作为热量计价环节，高精度且具有智能计价功能的仪器显得格外具有实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统供热体计价方式不合理的缺点，提供一种新型智能热量计价器，并提供一种可靠的高精度热量计价方案，结构方面合理的优化方式。本专利技术的智能热量计价器，应用于管道式流体热量测量，并予以计量计价，不仅可进行热量采集值，而且同时能分别对供热体温度值与流量值进行实时测量及显示。本专利技术的智能热量计价器包括机体与内置管道部分，内置管道于机体上部分为整个专利技术的上接口，与机体下部管道接口为下接口，上下接口分别与供热体管道连接，使供热体流进内置管道内。内置管道贯穿于机体，并与机体实现一体化造型设计。使管道与机体连接处具有良好的封闭性，具有防水防雾的功能，使机体内控制器模块主体工作环境存在于一个稳定安全的环境中，运行更稳定。具体地，本专利技术的智能热量计价器包括供热体管道、计价器机体盖、控制器模块、数字显示屏、温度信号传输线、流量信号传输线、传感采集模块、固定螺栓孔、机体外壳、供热体管道、下接口、上接口；供热体管道一端连接下结构，另一端连接上接口，下结构和上接口分别接入外部供热管道；机体外壳与供热体管道为一个整体，并采用高周波塑料焊接；传感采集模块以螺纹连接形式连接于供热体管道之中；机体外壳包括多个固定螺栓孔，控制器模块通过所述多个固定螺栓孔螺栓连接在机体外壳；计价器机体盖与机体外壳之间采用卡扣连接；传感采集模块分别通过温度信号传输线与流量信号传输线连接控制器模块。所述机体顶部采用流线型弧顶设计，仪器处于复杂环境中，机体顶部不会积水积液，具有一定的防水防酸优点。所述内置管道内部包含采集模块，同时也实现一体化设计，即采集模块存在于本专利技术自带的管道中(本管道会存在多型号，实现多用途化)，方便本计价器在外部供热体管道中的安装。本系统在水管组件连接单元采用一体式结构设计，保证水电的强效隔离，保证系统的安全运行。进一步地，所述采集模块包括：温度传感器与霍尔传感器，所述温度传感器与霍尔传感器通过信号传输线与所述控制器模块电连接；所述温度传感器用于测量供热体流经计价器时的温度，所述霍尔传感器用于测量供热体流经计价器时的流速。进一步地，所述机体内包括电源模块、显示屏以及控制器模块。其中，所述电源模块与所述控制器模块电连接，用于智能热量计价器供电；所述显示屏与所述控制器模块电连接，用于显示所述显示消耗热量值、计价结果、供热体实时温度值与流速值。进一步地，所述控制器模块包括信号处理模块、故障诊断模块、存储模块和计费模块。所述信号处理模块完成对采集信号的修正处理与计算处理；故障诊断模块完成对自身计价器的故障判别，判断信号是否置信；所述存储模块与信号处理模块、故障诊断模块以及计费模块相连接，用于储存程序与数据；所述计费模块完成对热量值的计费。进一步地，所述信号处理模块接受温度与流量信号，并对所接受信号进行误差修正处理，得到一个高精度可靠地温度流量值，并根据温度流量值计算出热量值。所述可靠高精度误差修正的处理方法步骤如下：1)选定初始近似值x0，其中x0既可表示初始温度T0，也可以表示初始流量L0，计算S0＝S(x0)，S0’＝S’(x0)；其中是一个基于多项标准数组的拟合函数；2)按照公式(1)迭代得到新的近似值x1，其中x1既可表示温度T1，也可以表示流量L1，以及与之对应的S1＝S(x1)，S1’＝S’(x1)：x1＝x0‐S0/S0’(1)其中，如果x1满足|α|<ε1或|f1|<ε2，则终止迭代，以x1为方程的根；否则根据步骤3)进行修改迭代，其中ε1和ε2允许存在误差。3)如果迭代到达预先指定次数N，或者S1’＝0，则迭代失败，否则以(x1,S1,S1’)代替(x0,S0,S0’)转到步骤2)进行处理。4)经过N次修正后的xN作为对x0的修正，更符合理论规律S(x0)，提高了所测值精度。进一步地，所述的信号处理包括计算热量值程序，该程序对所测温度流量信号处理计算得到可靠性热量值。所述故障诊断模块，当计价器发生故障或有发生函数能故障的预兆时，对所测型号是否能置信，基于神经网络进行故障判别，使本智能热量计价器存在自诊断功能。所述的神经网络自诊断的算法步骤如下：1)网络初始化。即确定输入与输出，学习率、隐层数和隐层节点数等，并将各节点间的连接权值和阈值初始化等；2)计算隐含层输出。根据输入层和隐层间连接权值ωij以及隐层阈值a，输入向量X，依据公式计算隐层输出H；式中，l为隐层节点数，f为隐层激励函数，该激励函数有多种表达形式，这里选择：3)计算输出层输出。根据连接权值ωjk和阈值b，隐层输出H，计算BP网络预测输出的公式为：4)计算误差。网络预测误差e可根据网络预测输出O和期望输出Y计算：ek＝Yk-Ok,k＝1,2,…,m(5)5)更新权值和阈值。根据步骤四中求得的误差e更新网络连接权值ωij和ωjk、阈值a和b：ωjk＝ωjk+ηHjek,j＝1,2,…,l；k＝1,2,…,m(7)bk＝bk+ek,k＝1,2,…,m(9)式中，学习速率η一般取值在[0，1]之间；6)判断算法是否迭代结束，即满足迭代精度与否，若否，则跳回2)继续循环。其中最佳隐层节点数的选择可参考如下公式：l＜n-1(10)l＝log2n(12)式中，n为输入节点数，l为隐层节点数，m为输出节点数，a为0‐10的常数。7)所测温度值T和流量值L作为网络输入特征向量X，反应计价器健康状况的主要特征为流量和温度，根据以上计算得到网络连接权值和阈值，并更新权值和阈值，对测试样本故障分类输出为一组概率向量P＝[p1,p2,p3,p4]，向量中的值代表各类故障所对应的概率，p1表示温度失真，p2为流量失真，p3为两者失真，p4为其他故障，概率值最大的即为所定位的故障类别，最终完成故障诊断。进一步地，所述计价模块，内置计价程序分时段分人群分情况的多段计价，对所得热量值完成计价计算得到计价结果，并将热量计价结果以及实时温度流量信号传导至显示模块。进一步地，显示模块上显示计价结果、实时温度值和实时流量值。所以本新型热量计价器集实时流体温度计、流体实时流量计和热量计价器于一身，满足各方面的需求。本专利技术热量计价器使用的为整机式安装，即整机一体式安装于管道之中即可对所需热量进行采集、运算和计价等操作。安装使用方便，制造工艺简单，并拥有较好的操作性。本专利与现有技术相比，具有以下的优点与效果：本新型热量计价智能传感器可以进行水流量监测和显示、误差修正、自诊断以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能热能计价器，其特征在于包括供热体管道、计价器机体盖、控制器模块、数字显示屏、温度信号传输线、流量信号传输线、传感采集模块、固定螺栓孔、机体外壳、供热体管道、下接口、上接口；供热体管道一端连接下结构，另一端连接上接口，下结构和上接口分别接入外部供热管道；机体外壳与供热体管道为一个整体，并采用高周波塑料焊接；传感采集模块以螺纹连接形式连接于供热体管道之中；机体外壳包括多个固定螺栓孔，控制器模块通过所述多个固定螺栓孔螺栓连接在机体外壳；计价器机体盖与机体外壳之间采用卡扣连接；传感采集模块分别通过温度信号传输线与流量信号传输线连接控制器模块。

【技术特征摘要】
1.一种智能热能计价器，其特征在于包括供热体管道、计价器机体盖、控制器模块、数字显示屏、温度信号传输线、流量信号传输线、传感采集模块、固定螺栓孔、机体外壳、供热体管道、下接口、上接口；供热体管道一端连接下结构，另一端连接上接口，下结构和上接口分别接入外部供热管道；机体外壳与供热体管道为一个整体，并采用高周波塑料焊接；传感采集模块以螺纹连接形式连接于供热体管道之中；机体外壳包括多个固定螺栓孔，控制器模块通过所述多个固定螺栓孔螺栓连接在机体外壳；计价器机体盖与机体外壳之间采用卡扣连接；传感采集模块分别通过温度信号传输线与流量信号传输线连接控制器模块。2.根据权利要求1所述的智能热能计价器，其特征在于：机体外壳顶部为流线型弧顶。3.根据权利要求1所述的智能热量计价器，其特征在于：所述传感采集模块包括温度传感器与霍尔传感器，所述温度传感器与霍尔传感器通过信号传输线与所述控制器模块通过信号线电连接；所述温度传感器用于测量供热体流经计价器时的温度，所述霍尔传感器用于测量供热体流经计价器时的流速。4.根据权利要求1所述的智能热量计价器，其特征在于：所述控制器模块包括信号处理模块、故障诊断模块、存储模块和计费模块。5.根据权利要求4所述的智能热量计价器，其特征在于：信号处理模块按以下方法进行可靠高精度误差修正：1)选定初始近似值x0，其中x0既可表示初始温度T0，也可以表示初始流量L0，计算S0＝S(x0)，S0’＝S’(x0)；其中是一个基于多项标准数组的拟合函数；2)按照公式(1)迭代得到新的近似值x1，其中x1既可表示温度T1，也可以表示流量L1，以及与之对应的S1＝S(x1)，S1’＝S’(x1)：x1＝x0‐S0/S0’(1)其中，如果x1满足|α|<ε1或|f1|<ε2，则终止迭代，以x1为方程的根；否则根据步骤3)进行修改迭代，其中ε1和ε2允许存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：武永顶，刘卓，续秀忠，张瑞，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31