CN108458765A - 一种燃气计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气计量方法，其解决了现有膜式燃气表的用气安全性差、人工成本较高、无法远程抄读与监控问题，其包括如下步骤：出气口压力采集；火力转换点的识别与标定；进行火力分割；去除管网波动；去除干扰毛刺；降噪；频谱计算；进行周期与流量计算；累计计算总流量。本发明中用于燃气的计量方法中。
Description
技术领域
本发明涉及一种计量方法，特别是涉及一种燃气计量方法。
背景技术
目前市场上燃气表的计量方法主流有两种，一种为传统式的机械膜式燃气表；另一种为预付费膜式燃气表。机械式膜式燃气表的工作原理主要是通过机械滚轮实现，机械滚轮根据使用的气量进行加操作，每使用一个单位量，滚轮计数加一，最终实现气量计量记录。机械式燃气表优点在于计量可靠，质量稳定，缺点在于抄表麻烦，都得人工上门抄表，燃气公司需得投入很多财力人力。预付费膜式燃气表是在传统机械式基础上进行改进得来的，在原来基础上增加电子计量方式从而达到计量的目的，实现先买气后用气的预付费方式，大大降低燃气公司及人工成本。
虽然以上燃气表均可实现燃气的计量，但是却无法实现数据的远传功能，对于目前大数据的采集及远程监控、远程安全管理功能尚无法满足。
发明内容
本发明针对现有膜式燃气表的用气安全性差、人工成本较高、无法远程抄读与监控问题，提供一种可实现膜式燃气表远程抄表的计量方法。本发明所提供的方法可以读取膜式燃气表的用气量，并将数据上传至后台，实现燃气公司的远程抄表及用气管理。
本发明提供了一种燃气计量方法，其包括以下步骤：
步骤1，读取出气口压力；
步骤2，火力转换点的识别与标定；当用户调节燃气灶火力旋钮时，燃气灶节流阀的调整会使管道内气体压力发生变化；用户调节火力时至少会使压力数值波动20Pa，由于气体压力波形中存在大量假跳变，故在满足跳变点大于20Pa跳变的基础上，仍需满足跳变后三点均值与跳变前三点均值相差20Pa以上，才认定为真实火力转换点；
步骤3，依据火力转换点进行火力分割；当确定好全部真实火力转换点后，将压力数组以火力转换点为界限分段存储；每段数据中则保留的均为同一火力下的压力数值；将分段好的数据分别进行周期提取与流量计算；无法识别的部分，以各部分压力均值为依据进行流量近似计算；
步骤4，差分去除管网波动；管网波动会对周期识别有很大的影响，故需要对原始函数进行差分以去除管网波动；
步骤5，调用函数smooth(y,span)，通过低通均值滤波将高频成分移除，以非线性平滑滤波去除干扰毛刺；其中y待滤波信号，span为跨度，既窗口大小，此处默认窗口大小为6；
步骤6，将奇异值差分谱降噪的方法运用到微弱周期信号检测中，并与加权AMDF相结合，可以有效的去除背景噪声的干扰，更加准确的实现有用周期信号的检测；
步骤7，采用FFT函数进行频谱计算；由于周期方波信号的频谱在其奇数倍频点处均有峰值，且燃气管网压力周期波动近似于方波，故其FFT频谱也在基频、倍频点处存在峰值；
步骤8，搜素频谱中的峰值点,对某单一火力下的压力数据进行FFT频谱绘制后，分别以不同间隔(a,b,c,d)进行谱峰提取，得到数组A,B,C,D；
步骤9，通过计算标准差，计算四个数组的离散程度，得出更接近真实谱峰分布的步长，将标准差的平均值作为真实谱峰间隔值，选择最小的标准差，进行周期与流量计算；
步骤10，计算本阶段同一火力下的流量，然后累计计算总流量。
本发明的有益效果是，基于低频微弱信号的周期提取算法可以有效解决包含去除管网噪声、火力转换的标定、流量计量等问题。微弱信号检测的最终目的是提高检测***信噪比，从而在强噪背景下提取出有用信号。通过对压力测量数值的计算，实现膜式燃气表的计量，从而实现远程抄表，大大节约燃气公司的成本。此算法可适用于一切容积式气体流量计的计量。
附图说明
图1是本发明连接示意图；
图2是算法流程图；
图3计算结果与膜式燃气表码盘数值对比。
图中符号说明：
1.膜式燃气表；2.计量装置；3.灶具。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，算法计量装置安装于膜式燃气表后端，前端与膜式燃气表出气口连接，后端与灶具进气口连接。
如图2所示，一种膜式燃气表流量计算的算法，包括以下步骤：
步骤1，读取出气口压力。
步骤2，火力转换点的识别与标定。当用户调节燃气灶火力旋钮时，燃气灶节流阀的调整会使管道内气体压力发生变化。用户调节火力时至少会使压力数值波动20Pa，由于气体压力波形中存在大量假跳变，故在满足跳变点大于20Pa跳变的基础上，仍需满足跳变后三点均值与跳变前三点均值相差20Pa以上，才认定为真实火力转换点。
步骤3，依据火力转换点进行火力分割。当确定好全部真实火力转换点后，将压力数组以火力转换点为界限分段存储。每段数据中则保留的均为同一火力下的压力数值。将分段好的数据分别进行周期提取与流量计算。无法识别的部分，以各部分压力均值为依据进行流量近似计算。
步骤4，差分去除管网波动。管网波动会对周期识别有很大的影响，故需要对原始函数进行差分以去除管网波动。
步骤5，调用函数smooth(y,span)，通过低通均值滤波将高频成分移除，以非线性平滑滤波去除干扰毛刺。其中y待滤波信号，span为跨度，既窗口大小，此处默认窗口大小为6。
步骤6，将奇异值差分谱降噪的方法运用到微弱周期信号检测中，并与加权AMDF相结合，可以有效的去除背景噪声的干扰，更加准确的实现有用周期信号的检测。
步骤7，采用FFT函数进行频谱计算。由于周期方波信号的频谱在其奇数倍频点处均有峰值，且燃气管网压力周期波动近似于方波，故其FFT频谱也在基频、倍频点处存在峰值。
步骤8，搜素频谱中的峰值点,对某单一火力下的压力数据进行FFT频谱绘制后，分别以不同间隔(a,b,c,d)进行谱峰提取，得到数组A,B,C,D。
步骤9，通过计算标准差，计算四个数组的离散程度，得出更接近真实谱峰分布的步长，将标准差的平均值作为真实谱峰间隔值，选择最小的标准差，进行周期与流量计算。
步骤10，计算本阶段同一火力下的流量，然后累计计算总流量。
表1
如表1所示，采用此算法，使用不同型号膜式燃气表在家庭烹饪过程的流量计量测试结果与实际使用结果接近。根据***测试结果，单组实验最高误差率为-7.54％，全部实验共使用燃气量2757.5dm3,计算流量总值为2750.38dm3，其累计误差率为-0.26％。
如图3所示，其为计算流量与膜式燃气表码盘流量间的数值对应关系，由于误差存在正负性，其统计平均可以进一步减小***总体误差比率。
本实施例可迅速察觉膜式燃气表的压力波动，通过低频微弱信号的周期提取算法实现燃气计量。本算法可适用于一切容积式气体流量计的计量。
以上所述仅对本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。
Claims (1)
1.一种燃气计量方法，其特征是包括如下步骤：
步骤1，出气口压力采集；
步骤2，火力转换点的识别与标定；
步骤3，依据火力转换点进行火力分割；当确定好全部真实火力转换点后，将压力数组以火力转换点为界限分段存储；每段数据中则保留的均为同一火力下的压力数值；将分段好的数据分别进行周期提取与流量计算；无法识别的部分，以各部分压力均值为依据进行流量近似计算；
步骤4，差分去除管网波动；
步骤5，调用函数smooth(y,span)，通过低通均值滤波将高频成分移除，以非线性平滑滤波去除干扰毛刺；其中y待滤波信号，span为跨度；
步骤6，将奇异值差分谱降噪的方法用于微弱周期信号检测中，并与加权AMDF相结合；
步骤7，采用FFT函数进行频谱计算；
步骤8，搜素频谱中的峰值点,对某单一火力下的压力数据进行FFT频谱绘制后，分别以不同间隔(a,b,c,d)进行谱峰提取，得到数组A,B,C,D；
步骤9，通过计算标准差，计算四个数组的离散程度，得出更接近真实谱峰分布的步长，将标准差的平均值作为真实谱峰间隔值，选择最小的标准差，进行周期与流量计算；
步骤10，计算本阶段同一火力下的流量，累计计算总流量。
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