一种智能水表运行误差远程校准方法技术

本发明专利技术涉及一种智能水表运行误差远程校准方法，本方法的步骤为：本方法的具体步骤为：⑴智能水表集群安装形成树形拓扑结构；⑵获得该智能水表集群的流量守恒基础模型；⑶引入虚拟支路动态修正智能水表集群拓扑模型，获得流量守恒算法模型；⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，计算相对误差；⑸对计算结果进行修正及不确定度评价；⑹得出误差计算结果。本方法利用流量守恒原理和大数据分析技术，在不添加标准设备、不改变表计结构、不改变智能水表集群拓扑的情况下，实现海量在线运行智能水表误差的远程检测。

A remote calibration method for operating error of intelligent water meter

The invention relates to an intelligent water meter remote operation error calibration method, the method comprises the following steps: the specific steps of this method are: the installation form a tree topology structure of intelligent water meter cluster; the obtained flow conservation model of the intelligent water meter based cluster; the introduction of virtual branch cluster topology dynamic correction of intelligent water meter model, flux conservation algorithm the model for multiple incremental data flow; intelligent water meter cluster, calculate the relative error; the correction and evaluation of uncertainty of the calculation results. The calculation results of error. By using the principle of flow conservation and big data analysis, this method realizes remote detection of massive online operation intelligent water meter error without adding standard equipment, changing meter structure and changing the topology of intelligent water meter cluster.

【技术实现步骤摘要】
一种智能水表运行误差远程校准方法
本专利技术属于水表计量领域，尤其是一种智能水表运行误差远程校准方法。
技术介绍
运行中的计量装置准确性始终是居民用户和国网公司最关注的热点问题。目前，通常采用采用统计分析方法或者添加在线检测设备等手段，可用来实现智能水表运行误差的监督与评价。虽然统计分析法改变了过去居民用单相智能水表由定期轮换为抽检，但仍是对整体批次的控制；通过添加在线监测设备必将为企业带来采购、维护成本的增加，该方法维护成本高且有局限性。经过检索，未发现相近技术的已公开专利文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种智能水表运行误差远程校准方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：本方法的具体步骤为：⑴智能水表集群安装形成树形拓扑结构，能够远程获取该智能水表集群中的总表及各分表流量数据；⑵根据智能水表集群形成的树形拓扑结构，获得该智能水表集群的流量守恒基础模型；⑶修正线路损耗误差，引入虚拟支路动态修正智能水表集群拓扑模型，同时修正流量守恒基础模型，获得流量守恒算法模型；⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，将获取到的智能水表集群的水流增量数据代入流量守恒算法模型，计算相对误差；⑸对计算结果进行修正及不确定度评价；⑹得出误差计算结果。而且，所述虚拟支路代替线路耗损的耗损值之和，该虚拟支路包括虚拟智能水表和虚拟负载。而且，所述第一流量守恒基础模型为：Yε＝-η。而且，所述虚拟支路的流出为集群总表M0的读数增量减去各个分表Mj(j＝1,…,n)的和，并将这个值乘以一个由经验值判定的损耗系数；加入虚拟支路后，修正后的流量守恒算法模型为α为修正经验。而且，所述修正后的流量守恒算法模型的求解方法为：获取m＝n-1次的智能水表集群的水流增量数据，代入流量守恒算法模型，其中，yi为第i次测量结果向量；ε＝(ε1ε2…εn-1)T；η＝(y1,0ε0-α(y1,0x1,n)y2,0ε0-α(y2,0x2,n)…yn-1,0ε0-α(y1,0xn-1,n))T；为求解方程组，将矩阵Y做LU分解Y＝LU，令z＝Uε，得到方程组Lz＝-η，由于L为下三角阵，易解出z；又因为U为上三角阵，易解出ε，进而得到相对误差δj。而且，所述步骤⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，在计算之前，需要对计量数据库进行数据预处理，筛选出独立性较强的数据；所述数据预处理的方法的步骤依次为：实时性检验，数据完整性检查，数据集成，缺项处理，数据分析发现异常数据以及正交性检验。而且，所述不确定度评价的计算方法：在给定的初始经验值α＝0的情况下，计算智能水表集群误差情况，若该计算结果满足可信度要求，即计算的超差的智能水表数量小于规定范围内，则该算法结束；否则向上调整α的值区间，返回算法求解。本专利技术的优点和积极效果是：1、本方法利用流量守恒原理和大数据分析技术，在不添加标准设备、不改变表计结构、不改变智能水表集群拓扑的情况下，实现海量在线运行智能水表误差的远程检测。2、本方法建立基于虚拟支路的修正拓扑模型，实现在线运行智能水表误差测量可靠性100％，更精益化地指导智能水表更换工作。3、本方法结合智能水表误差变化趋势的大数据预测技术，在超差问题出现之前即可完成用户无感知换装作业，消除隐患，避免出现不必要的计量准确性纠纷。4、本专利技术可有效降低营销运营成本，可大幅减少校验过程中人员、车辆、设备等资源的消耗，节约营销检修运维成本；并且，通过实现远程校验可以实现对故障智能水表的精准更换，将减少无故障智能水表的拆回数量，绿色环保；节约采购资金，大幅降低企业运维成本，实现提质增效，具有显著的经济效益和社会效益。5、本专利技术运用全数据样本思维方式，挖掘信息采集系统海量电脑数据，无需借助外部标准仪器，开展智能水表远程校验技术研究，使得供用谁双方都能实时了解智能水表计量装置的准确性，满足客户期望性需求，提升公司企业形象。附图说明图1为本专利技术远程校验流程图；图2为树形拓扑下智能水表集群示意图；图3为引入虚拟支路的智能水表集群示意图；图4为测量可靠性R(t)变化示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种智能水表运行误差远程校准方法，本方法的具体步骤为：⑴智能水表集群安装形成树形拓扑结构，能够远程获取该智能水表集群中的总表及各分表流量数据；⑵根据智能水表集群形成的树形拓扑结构，获得该智能水表集群的流量守恒基础模型；⑶修正线路损耗误差，引入虚拟支路动态修正智能水表集群拓扑模型，同时修正流量守恒基础模型，获得流量守恒算法模型；⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，将获取到的智能水表集群的水流增量数据代入流量守恒算法模型，计算相对误差；⑸对计算结果进行修正及不确定度评价；⑹得出误差计算结果。本方法依靠日冻结水量，获取水流量增量数据，通过算法计算智能水表误差，实现对智能水表误差的实时远程监控。利用智能水表采集系统抄表数据对智能水表进行远程校准。智能水表安装后形成的集群具有树形拓扑。因此在流量守恒约定下，同一时段内总表的实际流量增量等于各分表的实际流量增量之和。由于实际流量增量可以读数增量与相对误差表示，因此可以得到一个包含所有仪表读数增量与相对误差的方程。如果已知集群中任意一个仪表的相对误差(可通过单表检测获得)而将其他仪表的相对误差作为未知量，并且注意到通过增加测量时段可以使方程达到或超过未知数的数量，那么可以通过求解方程组确定其他个仪表的相对误差。该自主式算法通过集群内部仪表相互比对计算误差，无需借助外部标准仪器。当树形拓扑流管存在泄漏时，必须对方程组进行修正。在流量计量中，泄漏表现为管路漏水、渗透损耗以及水表功耗。在本方法中，所有损耗被视为虚拟支路的负载，并引入虚拟智能水表。利用智能水表的参数测量功能，确定损耗修正项。给出修正后的算法流程以及仿真结果。为了便于清楚描述本方法，首先给出如下定义：流：流入或流出某一封闭曲面S的标量(图2箭头所示)。流入为正，流出为负。对流做如下约定：流不会堆积且任何时刻都遵守守恒定律。即穿过任意封闭曲面S的流代数和等于零。流以从0开始的整数标记。广义流量：简称流量，流对时间的积分。由流守恒可以推出流量守恒。即任意时间段内，穿过封闭曲面S的流量增量代数和等于零。智能水表：简称流量仪表或流量计(图2中M0～M4)，记录对应流的瞬时流量。流量计以Mj标记，j为对应流的编号。集群：穿过某一封闭曲面S的所有流所对应的流量仪表的集合。抄表：获取某一时刻集群内所有仪表的读数。逻辑上，抄表动作应返回各仪表相同时刻的读数。但实际上，若各仪表读数返回的时间间隔足够短，则可认为是相同时刻。测量：一次测量是对集群间隔一段时间的两次抄表，其结果是前后两次读数的增量。一、理想情况下的流量守恒：相对误差δ：其中x为通过某仪表的流量在一个时间段内的实际增量，y为同一时间段内该仪表读数的增量。某封闭曲面S定义流量仪表集群AS＝{Mj|流j穿过封闭曲面S}，集群中流量仪表的个数NS＝n。设流量计Mj第i次测量结果为yij，与之对应的实际值为xij。其中i＝1,2,…,m，m为测量次数。根据流量守恒约定有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：本方法的具体步骤为：⑴智能水表集群安装形成树形拓扑结构，能够远程获取该智能水表集群中的总表及各分表流量数据；⑵根据智能水表集群形成的树形拓扑结构，获得该智能水表集群的流量守恒基础模型；⑶修正管路损耗误差，引入虚拟支路动态修正智能水表集群拓扑模型，同时修正流量守恒基础模型，获得流量守恒算法模型；⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，将获取到的智能水表集群的水流增流量数据代入流量守恒算法模型，计算相对误差；⑸对计算结果进行不确定度评价；⑹得出误差计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：本方法的具体步骤为：⑴智能水表集群安装形成树形拓扑结构，能够远程获取该智能水表集群中的总表及各分表流量数据；⑵根据智能水表集群形成的树形拓扑结构，获得该智能水表集群的流量守恒基础模型；⑶修正管路损耗误差，引入虚拟支路动态修正智能水表集群拓扑模型，同时修正流量守恒基础模型，获得流量守恒算法模型；⑷获取多次智能水表集群的水流增量数据，将获取到的智能水表集群的水流增流量数据代入流量守恒算法模型，计算相对误差；⑸对计算结果进行不确定度评价；⑹得出误差计算结果。2.根据权利要求1所述的智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：所述虚拟支路代替线路耗损的耗损值之和，该虚拟支路包括虚拟智能水表和虚拟负载。3.根据权利要求1所述的智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：所述流量守恒基础模型为：Yε＝-η。4.根据权利要求1所述的智能水表运行误差远程校准方法，其特征在于：所述虚拟支路的流出为集群总表M0的读数增量减去各个分表Mj(j＝1,…,n)的和，并将这个值乘以一个由经验值判定的损耗系数；加入虚拟支路后，修正后的流量守恒算法模型为α为修正经验。5.根据权利要求1所述的智能水表运行误差远程校准方...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕永兴，郭景涛，张一萌，李野，贺欣，付保军，于树明，于蓬勃，于香英，张应田，李刚，曹国瑞，董得龙，杨光，孙淑娴，朱逸群，何泽昊，
申请(专利权)人：天津市电力科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12