CN115790759A - 一种超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法，涉及超声波计量技术领域，解决了现有超声波燃气表外部主控单元承担大量计量相关任务，装表后标定工作量大，生产效率低的技术问题。该计量模组与外部主控单元通信连接形成超声波燃气表，计量模组内设置有MCU模块，MCU模块用于存储计量数据；外部主控单元能够接收计量模组计量的计量数据；计量模组包括一次标定模块、始动流量处理模块、工况标况转换模块和综合计量管理模块。本发明通过计量模组内嵌的MCU模块，控制封装在计量模组中计量相关的模块，将外部控制单元与计量相关模块分离，便于提前对计量模组进行一次标定，减少装表后校表工作量，提高生产效率，并能减少外部主控单元功耗。

Description

一种超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法

技术领域

本发明涉及超声波计量技术领域，尤其涉及一种超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法。

背景技术

随着天然气能源的广泛应用，除了传统的膜式燃气表之外，多种新型的计量器具纷纷涌现出来，比如超声波燃气表、热式燃气表等。超声波燃气表是基于全新的超声时差计量原理的全电子式智能燃气表，与目前市面上主流的膜式燃气表有着本质的区别。相较于膜表，超声波表有着量程宽、精度高、灵敏度高、安全性好、智能化程度高、体积小等特点。在不久的将来，也是最有可能替代膜式燃气表的计量器具。

目前广泛运用的超声波燃气表整机是将超声波计量模组加上自主研发的外部主控单元、外壳组装而成的。这一类超声波燃气表整机的超声波计量模组仅能完成一些基础的计量数据测算，许多额外的计量数据处理都是通过外部主控单元完成的，这样的超声波燃气表会占用外部主控单元的空间资源，增加主控单元的功耗。同时，由于外部主控单元要处理许多的计量数据，为了保证计量精确，需要对外部主控单元进行误差修正。但在将外部主控单元与计量模组组装成整表前，不方便对外部主控单元进行误差修正，只有将其组装成整表后，才方便进行超声波燃气表的误差修正，修正时需要多点修正，比较麻烦，容易影响生产效率。

本发明专利，针对这种困境，提出了一种新型的超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波燃气表的计量模组及超声波燃气表计量方法，解决了现有超声波燃气表外部主控单元承担大量计量相关任务，装表后标定工作量大，生产效率低的技术问题。

本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种超声波燃气表的计量模组，所述计量模组与外部主控单元通信连接形成超声波燃气表，所述计量模组内设置有MCU模块，所述MCU模块用于存储计量数据；所述外部主控单元能够接收所述计量模组计量的计量数据；

所述计量模组包括一次标定模块、始动流量处理模块、工况标况转换模块和综合计量管理模块；

所述一次标定模块与所述MCU模块相连接，用于在将所述计量模组与所述外部主控单元安装之前，对所述计量模组进行多点修正得到若干修正系数，并将所述若干修正系数传输至所述MCU模块中进行存储；所述MCU模块通过所述若干修正系数对所述计量模组进行一次标定；

所述始动流量处理模块与所述MCU模块相连接，用于对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；

所述工况标况转换模块与所述MCU模块相连接，用于控制所述计量模组输出的流量类型，根据所述流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；

所述综合计量管理模块与所述MCU模块相连接，所述综合计量管理模块包括综合流量计量模块和基础计量模块，所述综合流量计量模块将所述处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量数据并传输至所述MCU模块进行存储；所述基础计量模块通过所述超声波燃气表的超声波信号，能够得到基础飞行时间数据并传输至所述MCU模块进行存储；

所述MCU模块用于存储所述若干修正系数、筛选后的流量、补偿后的流量、多个综合流量数据和基础飞行时间数据；所述MCU模块对所述超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数对所述超声波燃气表进行校准。

优选的，所述计量模组还包括信号管理模块；所述信号管理模块与所述MCU模块相连接；所述信号管理模块包括声速计算模块、回波信号检测模块和信噪比检测模块；

所述声速计算模块，用于根据从所述MCU模块上获取到的所述基础飞行时间数据，通过计算得到超声波信号在气体介质中的传播速度，所述气体介质为所述超声波燃气表所处环境中的气体介质；

所述回波信号检测模块用于检测回波信号并传输至所述MCU模块；

所述信噪比检测模块用于检测回波信号信噪比。

优选的，所述计量模组还包括工作模式控制模块；所述工作模式控制模块用于将所述计量模组的工作模式调整为低功耗模式、普通模式或脉动模式。

优选的，所述计量模组还包括调节模块；所述调节模块包括气体介质自适应模块和零漂自修正模块；

所述气体介质自适应模块用于检测所述超声波燃气表所处环境中的气体介质，调整所述计量模组相对应的自我参数；

所述零漂自修正模块用于检测零漂现象并对零漂进行修正。

优选的，所述计量模组还包括预警模块；所述预警模块包括侵水检测模块和异常事件检测模块；

所述侵水检测模块用于检测所述超声波燃气表所处环境中的流道内是否有水侵入，有水侵入后进行报警处理；

所述异常事件检测模块用于检测所述流道内的气体流动情况，气体流动异常后进行报警处理。

一种超声波燃气表计量方法，应用于上述的一种超声波燃气表的计量模组中，所述计量方法步骤如下：

S100、在将计量模组与外部主控单元安装之前，通过一次标定模块，对计量模组进行多点修正得到若干修正系数，将若干修正系数传输至MCU模块进行存储，所述MCU模块通过所述若干修正系数对所述计量模组进行一次标定，将一次标定后的所述计量模组与所述外部主控单元进行安装，形成超声波燃气表，所述MCU模块对所述超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数完成所述超声波燃气表的校准；

S200、所述超声波燃气表校准后，通过始动流量处理模块对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；

S300、所述始动流量处理模块对流过超声波燃气表的流量进行筛选后，通过工况标况转换模块控制所述计量模组输出的流量类型，根据所述流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；

S400、通过综合计量管理模块的综合流量计量模块，将所述处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量数据并传输至所述MCU模块进行存储；通过所述综合计量管理模块的基础计量模块，得到基础飞行时间数据并传输至所述MCU模块进行存储。

优选的，所述S400步骤后还包括：声速计算模块通过所述MCU模块获取所述基础飞行时间数据，计算出超声波信号在气体介质中的传播速度，所述气体介质为所述超声波燃气表所处环境中的气体介质；

通过回波信号检测模块检测到回波信号后，将所述回波信号传输至所述MCU模块，所述MCU模块控制信噪比检测模块检测回波信号信噪比。

优选的，所述S400步骤后还包括：工作模式控制模块通过所述气体流量数据，判断气体在所述超声波燃气表所处环境中的流道内的气体流动状态，自适应调节所述计量模组的工作模式。

优选的，所述S400步骤后还包括：

通过气体介质自适应模块对所述超声波燃气表所处环境中的气体进行气体介质检测，自动调整所述计量模块的自身参数；

通过零漂自修正模块检测并判断是否有零漂现象；如是，则对所述计量模组进行自我修正；如否，则进入休眠。

优选的，所述S400步骤后还包括：

通过侵水检测模块检测并判断是否有水侵入所述超声波燃气表所处环境中的流道内；如是，则向所述MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠；

通过异常事件检测模块检测所述流道内的气体流动情况，并判断气体流动是否异常；如是，则向所述MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠。

实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本发明通过计量模组内嵌的MCU模块，控制封装在计量模组中计量相关的模块，将外部控制单元与计量相关模块分离，便于提前对计量模组进行一次标定，减少装表后校表工作量，提高生产效率，并能减少外部主控单元功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本发明实施例超声波燃气表的计量模组的结构示意图；

图2是本发明实施例超声波燃气表计量方法的流程图。

图中：1、计量模组；11、MCU模块；12、一次标定模块；13、始动流量处理模块；14、工况标况转换模块；15、综合计量管理模块；151、综合流量计量模块；152、基础计量模块；16、信号管理模块；161、声速计算模块；162、回波信号检测模块；163、信噪比检测模块；17、工作模式控制模块；18、调节模块；181、气体介质自适应模块；182、零漂自修正模块；19、预警模块；191、侵水检测模块；192、异常事件检测模块；2、外部主控单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种超声波燃气表的计量模组，计量模组1与外部主控单元2通信连接形成超声波燃气表，计量模组1内设置有MCU模块11，MCU模块11用于存储计量数据；外部主控单元2能够接收计量模组1计量的计量数据；

计量模组1包括一次标定模块12、始动流量处理模块13、工况标况转换模块14和综合计量管理模块15；具体的，通过在计量模组1内嵌MCU模块11，将超声波燃气表与计量相关的功能模块都封装在计量模组1中，通过MCU模块11来控制与计量相关的功能模块，所有与计量相关的功能全部由计量模组1来实现，外部主控单元2不参与计量，实现对超声波燃气表的分离式设计，方便提前对计量模组1进行一次标定，减少将计量模组1与外部主控单元2组装成超声波燃气表后的校表工作量，提高生产效率，同时能减轻外部主控单元2的功耗，当计量模组1本身出现问题或外部主控单元2需要计量模组1进行功能调整时，响应和迭代周期变短，提高表厂二次开发的进度，对计量模组1的固件升级有利，同时能够扩展开发计量模组1的计量功能，实现硬件接口和软件协议可定制化。外部主控单元2内不设置任何与计量相关的功能模块，设置有人工接口管理模块、付费管理模块、阀控管理模块、通信管理模块和电池管理模块等。MCU模块11与外部主控单元2通信连接，便于外部主控单元2主动向MCU模块11获取计量模组1的计量数据，或被动接收计量模组1的计量数据。

一次标定模块12与MCU模块11相连接，用于在将计量模组1与外部主控单元2安装之前，对计量模组1进行多点修正得到若干修正系数，并将若干修正系数传输至MCU模块11中进行存储；MCU模块11通过若干修正系数对计量模组1进行一次标定；具体的，在计量模组1与外部主控单元2安装之前，对计量模组1进行一次标定，能够确保全流量范围的误差曲线满足标准要求，同时，方便在计量模组1与外部主控单元2安装后，仅需选取一个流量点进行跑气测试，就能对超声波燃气表进行误差修正，使超声波燃气表的误差修正更方便快捷，能够减少组装成整表后校表工作量，提高超声波燃气表的生产效率。在对计量模组1进行一次标定时，将计量模组1作为整表完成全流量区间的误差修正，在全流量区间内选取多个点来进行误差修正，得到若干修正系数，将得到的若干修正系数反写入计量模组1中，完成对计量模组1的一次标定。修正点的个数为5-10个，在选取修正点的个数时，根据超声波燃气表的规格进行确认，比如G1.6、G2.5、G4规格的超声波燃气表的修正点会少，大概5个左右。而G4+(涵盖G1.6、G2.5、G4全量程范围)规格的超声波燃气表的修正点优选为8个。

始动流量处理模块13与MCU模块11相连接，用于对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；具体的，在流过超声波燃气表的流量低于超声波燃气表能够计量的最小流量时，低于最小流量的流量会进入一个始动流量判定的机制，始动流量处理模块13将低于最小流量的流量通过滑动滤波的方式进行处理，然后对滑动滤波处理后的流量进行筛选，如果滑动滤波处理后的流量小于始动流量，则令滑动滤波处理后的流量为零，不参与累计流量计算，如果滑动滤波处理后的流量大于或等于始动流量，则将滑动滤波处理后的流量筛选出来，参与累计流量计算。

工况标况转换模块14与MCU模块11相连接，用于控制计量模组1输出的流量类型，根据流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；具体的，根据用户的需求，超声波燃气表通过工况标况转换模块14控制计量模组1输出的流量类型，流量类型包括工况流量和标况流量。用户需要超声波燃气表输出工况流量时，工况标况转换模块14将计量模组1输出的流量类型配置为工况流量模式，工况标况转换模块14对筛选后的流量不进行处理，通过综合计量管理模块15直接计量即可；用户需要超声波燃气表输出标况流量时，工况标况转换模块14将计量模组1输出的工况模式配置为标况流量模式，工况标况转换模块14对筛选后的流量进行温压补偿，得到补偿后的流量，补偿后的流量为最终流量，通过综合计量管理模块15对补偿后的流量进行计量。温压补偿主要是根据一个理想气体状态方程进行补偿，理想气体状态方程为PV/T＝P1V1/T1，P代表压强，V代表气体体积，T代表温度，即不管气体处于何种环境下，都应满足这个方程。PV/T代表标况下的气体状态，P1V1/T1代表实际工况下的气体状态，理想气体状态方程的左边的P＝1个大气压＝101.325kPa，T＝273.15K，理想气体状态方程的右边的P1为实际测量到的压强，T1为实际温度，V1为实际气体体积，通过理想气体状态方程得到标况下的气体体积。

综合计量管理模块15与MCU模块11相连接，综合计量管理模块15包括综合流量计量模块151和基础计量模块152，综合流量计量模块151将处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量数据并传输至MCU模块11进行存储；基础计量模块152通过超声波燃气表的超声波信号，能够得到基础飞行时间数据并传输至MCU模块11进行存储；具体的，综合流量数据包括正向累计流量、反向累计流量、单位时间段内最大流量、单位时间段内最小流量、单位时间段内最大流量的发生时刻和单位时间段内最小流量的发生时刻。正反向累计流量是两个独立的数据，计量时互不干扰，可同时进行累计计量。基础飞行时间数据包括超声波燃气表上游绝对飞行时间、超声波燃气表下游绝对飞行时间和飞行时间差。

MCU模块11用于存储若干修正系数、筛选后的流量、补偿后的流量、多个综合流量数据和基础飞行时间数据；MCU模块11对超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数对超声波燃气表进行校准。具体的，MCU模块11存储有若干修正系数、筛选后的流量、补偿后的流量、多个综合流量数据和基础飞行时间数据，能够将存储的计量相关数据每隔一段时间(优选为1分钟)向外部主控单元2主动上报，也可以通过外部主控单元2对计量模组1进行实时数据查询。MCU模块11对超声波燃气表进行跑气测试时，只需选取一个流量点进行跑气测试(优选分界流量qt)，得到一个示值误差为η，若η的偏差较大，这就是台体或安装带来的影响，可以补偿一个系数K，K＝η，将K作为补偿系数写入计量模组1中，来杜绝由于外部因素造成的计量偏差，实现对超声波燃气表进行校准，提高计量精度。本发明通过计量模组1内嵌的MCU模块11，控制封装在计量模组1中计量相关的模块，将外部控制单元与计量相关模块分离，便于提前对计量模组1进行一次标定，减少装表后校表工作量，提高生产效率，并能减少外部主控单元2功耗。

作为可选的实施方式，计量模组1还包括信号管理模块16；信号管理模块16与MCU模块11相连接；信号管理模块16包括声速计算模块161、回波信号检测模块162和信噪比检测模块163；

声速计算模块161，用于根据从MCU模块11上获取到的基础飞行时间数据，通过计算得到超声波信号在气体介质中的传播速度，气体介质为超声波燃气表所处环境中的气体介质；

回波信号检测模块162用于检测回波信号并传输至MCU模块11；

信噪比检测模块163用于检测回波信号信噪比。具体的，信号管理模块16与MCU模块11相连接，MCU模块11能够接收信号管理模块16计量到的信号及数据。声速计算模块161通过获取到的飞行时间数据能够计算出超声波信号在气体介质中的传播速度，超声波信号在气体介质中的传播速度即为声速，MCU模块11通过得到的声速，判断超声波燃气表所处的气质环境是空气还是实气，在不同的环境下需要对计量参数做出一定的调整。另外，声速能够对用气安全有保障，当超声波燃气表处于正常工作状态时，超声波燃气表所处环境是实气，声速约为420m/s；当出现泄漏点时，空气可能会混入，这时声速就会发生变化，通过声速的变化可以第一时间捕捉到异常情况，对外部主控单元2发出预警，外部主控单元2根据预警提示，可以进行关阀操作，确保用气安全。回波信号检测模块162用于捕捉回波信号并传输至MCU模块11；计量模组1通过信噪比检测模块163对计量模组1当前环境的回波信号信噪比进行实时检测并输出，用以判断信号的质量。

作为可选的实施方式，计量模组1还包括工作模式控制模块17；工作模式控制模块17用于将计量模组1的工作模式调整为低功耗模式、普通模式或脉动模式。具体的，工作模式控制模块17与MCU模块11相连接，通过MCU模块11获取到综合计量管理模块15计量到的气体流量数据，工作模式控制模块17通过获取到的气体流量数据判断气体在超声波燃气表所处环境中的流道内的气体流动状态，根据流动状态选择超声波燃气表的工作模式；超声波燃气表的工作模式包括低功耗模式、普通模式和脉动模式，三种模式之间可根据外界气体流动状态和触发条件进行自适应切换。低功耗模式采用低频采样，能够降低计量模组1的功耗；普通模式的采样频率介于低功耗模式和脉动模式之间；脉动模式采用高频采样，能够确保计量模组1计量的准确性。

作为可选的实施方式，计量模组1还包括调节模块18；调节模块18包括气体介质自适应模块181和零漂自修正模块182；

气体介质自适应模块181用于检测超声波燃气表所处环境中的气体介质，调整计量模组1相对应的自我参数；

零漂自修正模块182用于检测零漂现象并对零漂进行修正。具体的，气体介质自适应模块181能够检测出超声波燃气表所处环境中的气体介质，根据检测到的不同的气体介质自适应调整计量模组1中的自身参数，便于其他计量模块用计量模组1中的自身参数进行计算，不同的气体介质对应的自我参数提前存储在数据库中，便于气体介质自适应模块181调整自我参数。零漂自修正模块182检测到计量模组1出现零漂现象后对零漂进行修正，可以通过参数设置来修正计量模组1的零漂，或将零点设置为一个可以允许的死区，有效保证计量模组1的计量精确度。

作为可选的实施方式，计量模组1还包括预警模块19；预警模块19包括侵水检测模块191和异常事件检测模块192；

侵水检测模块191用于检测超声波燃气表所处环境中的流道内是否有水侵入，有水侵入后进行报警处理；

异常事件检测模块192用于检测流道内的气体流动情况，气体流动异常后进行报警处理。

具体的，预警模块19与MCU模块11相连接，当计量模组1水平放置于超声波燃气表中时，计量模组1中的侵水检测模块191能够对侵入流道中的水进行检测，并向MCU模块11发送报警信号，保证超声波燃气表所处的工作环境正常；气体流道内没有水侵入时，侵水检测模块191处于休眠状态，气体流道内有水侵入时，马上触发侵水检测模块191启动，进入工作状态向MCU模块11发送报警信号。异常事件检测模块192通过MCU模块11能够获取气体流量数据，异常事件检测模块192根据气体流量数据能够判断出气体在流道内的流动情况，当气体流动情况出现异常的时候，向MCU模块11发送报警信号，MCU模块11接收到报警信号后进行报警处理，如控制报警装置进行报警，提醒用户，或向控制终端发送报警信号提醒工作人员，报警装置可以为灯光报警装置和声音报警装置。气体流动的异常事件包括：异常大流量、过载流量、微小流量泄漏、恒流超时、反向流量等。

实施例二：

如图2所示，一种超声波燃气表计量方法，应用于实施例一的一种超声波燃气表的计量模组中，所述计量方法步骤如下：

S100、在将计量模组与外部主控单元安装之前，通过一次标定模块，对计量模组进行多点修正得到若干修正系数，将若干修正系数传输至MCU模块进行存储，MCU模块通过若干修正系数对计量模组进行一次标定，将一次标定后的计量模组与外部主控单元进行安装，形成超声波燃气表，MCU模块对超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数完成超声波燃气表的校准；

S200、超声波燃气表校准后，通过始动流量处理模块对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；

S300、始动流量处理模块对流过超声波燃气表的流量进行筛选后，通过工况标况转换模块控制计量模组输出的流量类型，根据流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；

S400、通过综合计量管理模块的综合流量计量模块，将处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量信息并传输至MCU模块进行存储；通过所述综合计量管理模块的基础计量模块，得到基础飞行时间数据并传输至所述MCU模块进行存储。具体的，在将计量模组与外部主控单元安装之前，通过一次标定模块对计量模组进行多点修正，得到若干修正系数，并将若干修正系数写入计量模组中，完成对计量模组的一次标定，使输出的流量为经过校准的线性流量，确保计量模组的计量精确度。由于外部主控单元中没有计量模块，只需在将计量模组与外部主控单元安装成超声波燃气表后，对超声波燃气表进行一个流量点的跑气测试，完成对超声波燃气表的校准即可，用以排除由安装在不同外壳上流场可能存在的轻微差异，以及在不同设备上测试时台体之间可能存在台位差带来的误差影响，通过一个流量点的跑气测试，把整条误差曲线的偏差都校准回正常水平，以解决安装时带来的误差。将与计量功能相关的模块设置在计量模组中，便于提前对计量模组中的计量相关的功能模块进行校准，能够减少装表后的校表工作量，提高生产效率。

对超声波燃气表校准后，超声波燃气表对气体流量开始计量，通过始动流量处理模块对低于最小流量的流量用滑动滤波的方式进行处理，将滑动滤波处理后大于或等于始动流量的流量筛选出来，参与计量；计量前根据超声波燃气表输出的流量类型，对需要进行计量的流量进行处理，再计量。

综合计量管理模块的综合流量计量模块，对处理后的流量进行计量，得到流量是正的，就代表是正向流量，累加到正向累计流量；当综合计量管理模块计算后得到的流量是负的，就代表是反向流量，取绝对值后累加到反向累计流量。同时，综合计量管理模块会计量设定的单位时间段内的最大流量和最小流量，对最大流量和最小流量在每个单位时间段内计量一次，计量时同时计量最大流量和最小流量在单位时间段内对应的发生时刻，超声波燃气表在计量气体流量时，计量时间每次达到设定的单位时间段后，算做一个单位时间段。通过综合计量管理模块的基础计量模块，对超声波信号从发射器传输到接收器的时间进行计算，得到基础飞行时间数据并传输至MCU模块进行存储。基础飞行时间数据包括上游绝对飞行时间、下游绝对飞行时间和飞行时间差。

MCU模块将综合计量管理模块得到的多个综合流量数据进行存储，同时还存储若干修正系数、筛选后的流量、补偿后的流量和基础飞行时间数据；MCU模块每隔一段时间，向外部主控单元主动上报一次计量模组计量相关的数据，外部主控单元也可以根据需要的计量数据向计量模组下发查询指令进行实时查询。

S100、S200、S300和S400步骤按照顺序依次执行，S400步骤后的步骤并列，根据模块的功能进行触发式执行。

作为可选的实施方式，S400步骤后还包括：声速计算模块通过飞行时间数据，计算出超声波信号在气体介质中的传播速度，气体介质为超声波燃气表所处环境中的气体介质；

通过回波信号检测模块检测到回波信号后，将回波信号传输至MCU模块，MCU模块控制信噪比检测模块检测回波信号信噪比。具体的，计量模组通过声速计算模块从MCU模块上得到飞行时间数据，用飞行时间数据和一定算法，计算得到超声波信号在超声波燃气表所处环境中的气体介质中的传播速度。计量模组通过回波信号检测模块捕捉到回波信号后，将回波信号传输至MCU模块，MCU模块得到回波信号后，向信噪比检测模块发送控制指令，控制信噪比检测模块检测回波信号信噪比，并将检测到的回波信号信噪比向MCU模块输出，MCU模块通过回波信号信噪比判断超声波燃气表中信号的质量。

作为可选的实施方式，S400步骤后还包括：工作模式控制模块通过气体流量数据，判断气体在超声波燃气表所处环境中的流道内的气体流动状态，调节计量模组的工作模式。具体的，工作模式控制模块从MCU模块上获取气体流量数据，根据气体流量数据判断气体在流道内的气体流动状态。工作模式控制模块判断流道内是否有气体流动，如流道内有气体流动，则在设定的单位时间段内继续判断气体流量是否稳定；如果气体流量稳定，工作模式控制模块将计量模组的工作模式切换为普通模式；如果气体流量不稳定，出现瞬间上下气或者气体存在波动，工作模式控制模块将计量模组的工作模式切换为脉动模式；如果流道内没有气体流动，则持续检测30秒，当30秒内流道一直无气体流动时，工作模式控制模块将计量模组的工作模式切换为低功耗模式，当30秒内出现流道内有气体流动，则判断气体流量是否稳定，进行相对应的工作模式切换。

作为可选的实施方式，S400步骤后还包括：

通过气体介质自适应模块对超声波燃气表所处环境中的气体进行气体介质检测，自动调整计量模块的自身参数；

通过零漂自修正模块检测并判断是否有零漂现象；如是，则对计量模组进行自我修正；如否，则进入休眠。具体的，计量模组通过气体介质自适应模块检测超声波燃气表所处环境中气体的气体介质，用以自适应调整计量模块的自身参数，便于计量模组进行精确计算，计量模组的自身参数为用于计量算法上的一些参数。零漂自修正模块检测到计量模组出现零漂现象后，对计量模组进行自我修正；零漂自修正模块没有检测到计量模组出现零漂现象，零漂自修正模块进入休眠模式。

作为可选的实施方式，S400步骤后还包括：

通过侵水检测模块检测并判断是否有水侵入超声波燃气表所处环境中的流道内；如是，则向MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠；

通过异常事件检测模块检测流道内的气体流动情况，并判断气体流动是否异常；如是，则向MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠。具体的，计量模组通过侵水检测模块检测到气体流道内有水侵入，向MCU模块发送报警信号；检测到气体流道内没有水侵入，侵水检测模块进行休眠状态。计量模组通过异常事件检测模块判断气体流动情况，当根据综合计量管理模块计量得到气体流量数据，判断出有流道内有异常大流量、过载流量、微小流量泄漏、恒流超时、反向流量时，异常事件检测模块判定流道内气体流动异常，向MCU模块发送报警信号；当流道内的气体流动正常时，异常事件检测模块休眠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波燃气表的计量模组，其特征在于，所述计量模组与外部主控单元通信连接形成超声波燃气表，所述计量模组内设置有MCU模块，所述MCU模块用于存储计量数据；所述外部主控单元能够接收所述计量模组计量的计量数据；

所述计量模组包括一次标定模块、始动流量处理模块、工况标况转换模块和综合计量管理模块；

所述一次标定模块与所述MCU模块相连接，用于在将所述计量模组与所述外部主控单元安装之前，对所述计量模组进行多点修正得到若干修正系数，并将所述若干修正系数传输至所述MCU模块中进行存储；所述MCU模块通过所述若干修正系数对所述计量模组进行一次标定；

所述始动流量处理模块与所述MCU模块相连接，用于对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；

所述工况标况转换模块与所述MCU模块相连接，用于控制所述计量模组输出的流量类型，根据所述流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；

所述综合计量管理模块与所述MCU模块相连接，所述综合计量管理模块包括综合流量计量模块和基础计量模块，所述综合流量计量模块将所述处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量数据并传输至所述MCU模块进行存储；所述基础计量模块通过所述超声波燃气表的超声波信号，能够得到基础飞行时间数据并传输至所述MCU模块进行存储；

所述MCU模块用于存储所述若干修正系数、筛选后的流量、补偿后的流量、多个综合流量数据和基础飞行时间数据；所述MCU模块对所述超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数对所述超声波燃气表进行校准。

2.根据权利要求1所述的一种超声波燃气表的计量模组，其特征在于，所述计量模组还包括信号管理模块；所述信号管理模块与所述MCU模块相连接；所述信号管理模块包括声速计算模块、回波信号检测模块和信噪比检测模块；

所述声速计算模块，用于根据从所述MCU模块上获取到的所述基础飞行时间数据，通过计算得到超声波信号在气体介质中的传播速度，所述气体介质为所述超声波燃气表所处环境中的气体介质；

所述回波信号检测模块用于检测回波信号并传输至所述MCU模块；

所述信噪比检测模块用于检测回波信号信噪比。

3.根据权利要求1所述的一种超声波燃气表的计量模组，其特征在于，所述计量模组还包括工作模式控制模块；所述工作模式控制模块用于将所述计量模组的工作模式调整为低功耗模式、普通模式或脉动模式。

4.根据权利要求1所述的一种超声波燃气表的计量模组，其特征在于，所述计量模组还包括调节模块；所述调节模块包括气体介质自适应模块和零漂自修正模块；

所述气体介质自适应模块用于检测所述超声波燃气表所处环境中的气体介质，调整所述计量模组相对应的自我参数；

所述零漂自修正模块用于检测零漂现象并对零漂进行修正。

5.根据权利要求1所述的一种超声波燃气表的计量模组，其特征在于，所述计量模组还包括预警模块；所述预警模块包括侵水检测模块和异常事件检测模块；

所述侵水检测模块用于检测所述超声波燃气表所处环境中的流道内是否有水侵入，有水侵入后进行报警处理；

所述异常事件检测模块用于检测所述流道内的气体流动情况，气体流动异常后进行报警处理。

6.一种超声波燃气表计量方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一所述的一种超声波燃气表的计量模组中，所述计量方法步骤如下：

S100、在将计量模组与外部主控单元安装之前，通过一次标定模块，对计量模组进行多点修正得到若干修正系数，将若干修正系数传输至MCU模块进行存储，所述MCU模块通过所述若干修正系数对所述计量模组进行一次标定，将一次标定后的所述计量模组与所述外部主控单元进行安装，形成超声波燃气表，所述MCU模块对所述超声波燃气表进行跑气测试，得到补偿系数完成所述超声波燃气表的校准；

S200、所述超声波燃气表校准后，通过始动流量处理模块对流过超声波燃气表的气体的流量进行筛选；

S300、所述始动流量处理模块对流过超声波燃气表的流量进行筛选后，通过工况标况转换模块控制所述计量模组输出的流量类型，根据所述流量类型对需要计量的流量进行处理，得到处理后的流量；

S400、通过综合计量管理模块的综合流量计量模块，将所述处理后的流量进行深入的算法加工及管理，得到多个综合流量数据并传输至所述MCU模块进行存储；通过所述综合计量管理模块的基础计量模块，得到基础飞行时间数据并传输至所述MCU模块进行存储。

7.根据权利要求6所述的一种超声波燃气表计量方法，其特征在于，所述S400步骤后还包括：

声速计算模块通过所述MCU模块获取所述基础飞行时间数据，计算出超声波信号在气体介质中的传播速度，所述气体介质为所述超声波燃气表所处环境中的气体介质；

通过回波信号检测模块检测到回波信号后，将所述回波信号传输至所述MCU模块，所述MCU模块控制信噪比检测模块检测回波信号信噪比。

8.根据权利要求6所述的一种超声波燃气表计量方法，其特征在于，所述S400步骤后还包括：

工作模式控制模块通过所述气体流量数据，判断气体在所述超声波燃气表所处环境中的流道内的气体流动状态，自适应调节所述计量模组的工作模式。

9.根据权利要求6所述的一种超声波燃气表计量方法，其特征在于，所述S400步骤后还包括：

通过气体介质自适应模块对所述超声波燃气表所处环境中的气体进行气体介质检测，自动调整所述计量模块的自身参数；

通过零漂自修正模块检测并判断是否有零漂现象；如是，则对所述计量模组进行自我修正；如否，则进入休眠。

10.根据权利要求9所述的一种超声波燃气表计量方法，其特征在于，所述S400步骤后还包括：

通过侵水检测模块检测并判断是否有水侵入所述超声波燃气表所处环境中的流道内；如是，则向所述MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠；

通过异常事件检测模块检测所述流道内的气体流动情况，并判断气体流动是否异常；如是，则向所述MCU模块发送报警信号；如否，则进入休眠。

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