一种基于NB-IoT的超声波水表流量校准方法及系统技术方案

本申请提供一种基于NB

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法及系统


[0001]本申请涉及流量校准的
，尤其涉及一种基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法及系统。

技术介绍

[0002]超声波水表是全电子式结构水表，不仅满足基本的用水计量，同时可应用DMA分区计量及供水管网SCADA系统，可对水压、水量、温度等参数进行实时监测，同时具有始动流速低，量程比宽，测量精度高等特点；其测量原理是在水介质中，测量超声波顺、逆流传播时间差，进而计算得出瞬时流量。
[0003]在现有的流量误差校准过程中，一般使用仪表常数、分段校准，然后用插值法求出流量修正系数。
[0004]在上述流量误差的校准过程中，专利技术人发现现有的流量误差校准过程中至少存在以下问题：流量分段多，需要多个流量点校正，调测周期长，不适合批量生产制造。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法及系统，以解决现有的流量误差校准过程中至少存在以下问题：流量分段多，需要多个流量点校正，调测周期长，不适合批量生产制造的技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法，包括：
[0007]获取管段尺寸参数信息；
[0008]根据所述管段尺寸参数信息生成流体流动特征参数模型；
[0009]基于所述流体流动特征参数模型建立校准参数模型；
[0010]根据所述校准参数模型建立集合关系；
[0011]基于所述集合关系求解出通用计算算式；
[0012]对所述通用计算算式进行求解操作获得时差流量关系式；
[0013]将时差流量关系式固化在超声波水表固件；
[0014]基于所述流量校准模型进行校正操作；
[0015]生成与流量校准模型相关的运行状态信息并通过NB
‑
IoT发送至预设的后台系统。
[0016]在一些实施例中，所述根据所述管段尺寸参数信息生成流体流动特征参数模型包括：
[0017]分别获取Q1、Q2、0.35(Q2+Q3)、0.7(Q2+Q3)、Q3、Q4流量下验证速度分布，其中Q1表示最小流量、Q2表示分界流量、Q3表示常用流量、Q4表示过载流量，得出修正系数K关于雷诺系数Re的关系式，所述关系式如下：
[0018]Re＝f(Re)
[0019]分别计算上述流量对应的修正系数K，并生成流量修正集合，所述流量修正集合包括：
[0020]K[n]＝{K1，K2...K
n
}
[0021]所述流量修正集合中，n表示从Q1到Q4流量范围内流量点个数，K表示流量点对应的修正系数；
[0022]计算流量修正集合相关系数和统计量的概率；
[0023]将流量修正集合相关系数和统计量与预设的标准相关系数和统计量进行比对；
[0024]若流量修正集合相关系数和统计量满足预设的标准相关系数和统计量，则建立流体流动特征参数模型，所述流体流动特征参数模型为：
[0025][0026]上式中，D表示导流管直径，表示流经管段的面平均速度，ρ(T)和n(T)分别表示密度、运动沾度关于温度T的函数关系；
[0027]若流量修正集合相关系数和统计量不满足预设的标准相关系数和统计量，则对管段尺寸参数信息进行优化。
[0028]在一些实施例中，所述基于所述流体流动特征参数模型建立校准参数模型包括：
[0029]所述校准参数模型包括测试温度、测试流量和参考流量；
[0030]基于所述流体流动特征参数模型建立测量模型与参考流量之间的关系式，所述关系式如下：
[0031][0032]上述关系式中，为流量测量模型，f为参考流量，t1、t2分别表示超声波顺流、逆流飞行时间，T表示水介质温度，a表示运算常数，由形如a＝a0+a1*exp(b)表示，m表示水的称重质量，c表示空气浮力修正系数，t表示在参考流量f下走m质量水的时间；
[0033]在介质水温为T
i
的条件下，依次在参考流量f0，f1...f
n
下，记录测试流量
[0034]在介质水温为T1，T2，
…
，Tn的条件下，重复上述步骤得到如下集合：
[0035][0036][0037][0038][0039]给定系数n0，n1，n3，n4，使用双线性最小二乘法进行求解，如下式：
[0040][0041]在一些实施例中，所述对所述通用计算算式进行求解操作获得时差流量关系式包括：将常数的n0，n1，n3，n4的导数设置成0，求解出系数n0，n1，n3，n4，如下式表示：
[0042][0043][0044][0045]根据上式可得出测量模型与参考流量的关系式如下：
[0046][0047]即上式为校准参数模型。
[0048]在一些实施例中，所述基于所述流量校准模型进行校正操作包括：
[0049]基于流量校准模型，可选取Q1，Q2，Q3流量特征点进行校正；
[0050]所述Q1，Q2，Q3流量特征点对应的校正系数分别为c1,c2,c3,可使用NB
‑
IoT通讯方式将校正系数传输到超声波水表中；
[0051]当流量Q1≤Q＜3Q1时，有如下关系式：
[0052][0053]当流量3Q1≤Q＜8Q2时，有如下关系式：
[0054][0055]当流量8Q2≤Q时，有如下关系式：
[0056][0057]第二方面，本申请还提供了一种用于执行第一方面所述方法的系统，包括：
[0058]管段尺寸获取模块，用于获取管段尺寸参数信息；
[0059]特征模型生成模块，用于根据所述管段尺寸参数信息生成流体流动特征参数模型；
[0060]校准模型生成模块，用于基于所述流体流动特征参数模型建立校准参数模型；
[0061]集合关系建立模块，用于根据所述校准参数模型建立集合关系；
[0062]通用算式求解模块，用于基于所述集合关系求解出通用计算算式；
[0063]时差流量计算模块，用于对所述通用计算算式进行求解操作获得时差流量关系式；
[0064]时差流量固化模块，用于将时差流量关系式固化在超声波水表固件；
[0065]流量模型校正模块，用于基于所述流量校准模型进行校正操作；
[0066]状态信息发送模块，用于生成与流量校准模型相关的运行状态信息并通过NB
‑
IoT发送至预设的后台系统。
[0067]本申请实施例提供的方法和系统，通过建立流体流动特征参数模型，同时使用传感器进行温度、超声波顺、逆流渡越时间，通过双线性最小二乘法和光线投影原理，建立多维参数校准表，实现了超声波水表流量校正，同时减少了校正点，提高了调测效率，使用流量模型可适应不同的流场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法，其特征在于，所述方法包括：获取管段尺寸参数信息；根据所述管段尺寸参数信息生成流体流动特征参数模型；基于所述流体流动特征参数模型建立校准参数模型；根据所述校准参数模型建立集合关系；基于所述集合关系求解出通用计算算式；对所述通用计算算式进行求解操作获得时差流量关系式；将时差流量关系式固化在超声波水表固件；基于所述流量校准模型进行校正操作；生成与流量校准模型相关的运行状态信息并通过NB
‑
IoT发送至预设的后台系统。2.根据权利要求1所述的基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法，其特征在于，所述根据所述管段尺寸参数信息生成流体流动特征参数模型包括：分别获取Q1、Q2、0.35(Q2+Q3)、0.7(Q2+Q3)、Q3、Q4流量下验证速度分布，其中Q1表示最小流量、Q2表示分界流量、Q3表示常用流量、Q4表示过载流量，得出修正系数K关于雷诺系数Re的关系式，所述关系式如下：Re＝f(Re)分别计算上述流量对应的修正系数K，并生成流量修正集合，所述流量修正集合包括：K[n]＝{K1，K2...K
n
}所述流量修正集合中，n表示从Q1到Q4流量范围内流量点个数，K表示流量点对应的修正系数；计算流量修正集合相关系数和统计量的概率；将流量修正集合相关系数和统计量与预设的标准相关系数和统计量进行比对；若流量修正集合相关系数和统计量满足预设的标准相关系数和统计量，则建立流体流动特征参数模型，所述流体流动特征参数模型为：上式中，D表示导流管直径，表示流经管段的面平均速度，ρ(T)和n(T)分别表示密度、运动沾度关于温度T的函数关系；若流量修正集合相关系数和统计量不满足预设的标准相关系数和统计量，则对管段尺寸参数信息进行优化。3.根据权利要求2所述的基于NB
‑
IoT的超声波水表流量校准方法，其特征在于，所述基于所述流体流动特征参数模型建立校准参数模型包括：所述校准参数模型包括测试温度、测试流量和参考流量；基于所述流体流动特征参数模型建立测量模型与参考流量之间的关系式，所述关系式如下：上述关系式中，为流量测量模型，f为参考流量，t1、t2分别表示超声波顺流、逆流飞行
时间，T表示水介质温度，a表示运算常数，由形如a＝a0+a1*exp(b)表示，m表示水的称重质量，c表示空气浮力修正系数，t表示在参考流...

【专利技术属性】
技术研发人员：常兴智，张军，罗长荣，李磊，张彬，王龙龙，于伟，李晓雄，马强，李全堂，钟大磊，屈子旭，
申请(专利权)人：宁夏隆基宁光仪表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：