智能超聲波水錶自清洗判斷方法與流程
2023-07-13 18:41:11 1
本發明屬於供水計量儀表技術領域，具體為一種智能超聲波水錶自清洗判斷方法。
背景技術：
目前我國多採用傳統的人工抄表、收費定期結算的管理模式，經常出現用水收費困難、糾紛、欠費等問題，人工抄表-計費-收費-催費的管理模式，只能適應城市人口相對較少的情況，而隨著城市人口及高層建築的增加，人工抄表工作量日益增大，管理費用逐步增加，易出現漏抄、少抄、或欠費等現象，阻礙了行業的發展，同時用水量多與用水量少單價一樣，不利於水能源的保護，反而從一定程度上助長了水能源的浪費。
智能水錶的出現及發展，基本解決了以上問題。目前市場上的智能水錶，在流速、流量測量方面尚無法取得更為精確的數據，使得水錶的精確計量收到了一定的影響。同時，對於階梯式收費方式也產生了一定的影響。
目前對水錶計量中超聲波水錶的運用逐漸開始走向普及化，超聲波水錶作為新型計量模式的水錶，相比傳統電子水錶的計量方式有所不同。傳統電子水錶的計量方式為葉輪轉動，線圈計數阻尼片轉動的圈數從而計量，這就有因為葉輪的自重影響導致在微小流量下葉輪不轉而導致的計量故障。而超聲波水錶通過的是兩片拋光的反射片在固定的距離下反射不同的時間，通過換能器轉接為流量信號。只要有微小的水流通過的變化都可以進行計量，簡言之就是只要水有波動的變化就可以計數，比之傳統的葉輪轉動有很好的時效性和準確性。
超聲波水錶的計量原理為時差法：即在固定的距離，同樣的流速下，前後兩個換能器接受信號的時間差所通過的瞬間流量。再更具校準係數可以計算出實際瞬時流量，再更具時間的乘積算出累計流量。這就是超聲波水錶的準確計量，不管大小流量均可以計量。
例如中國專利CN202795572U公開了一種智能超聲波水錶，由水錶基表、殼體、溫度傳感器、超聲波換能器、管段、反射片、底座、控制板、卡座板、LCD液晶、電池、控制閥組成，溫度傳感器裝於水錶基表計數器上，控制閥裝於水錶基表的出水口處，殼體裝於水錶基表上方，殼體內裝有控制板、卡座板、電池，卡座板讀寫卡口通過殼體開口露於殼體外部，卡座板、電池、溫度傳感器、控制閥均通過導線與控制板相連接，控制板上焊有LCD液晶，控制板上的微處理器與電源電路、紅外發射電路、控制閥電路、液晶電路、主控晶片、GP22超聲波採樣電路、IC卡電路相連接，實現分階段計價及預付費功能。
然而因為水中含有各種離子和汙垢，時間長後容易堆積在拋光的反射片面上，從而導致表面不光滑，接受信號存在誤差，水錶計量不準確，嚴重的可能不計量。
技術實現要素：
針對現有技術中的上述不足，本發明提供一種可以對超聲波水錶進行判斷是否已損壞從而實現提高計量準確性且便於信息反饋準確的智能超聲波水錶自清洗判斷方法。
為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：一種智能超聲波水錶自清洗判斷方法，包括如下步驟：
步驟一：按照國家標準檢定規程檢測，重要流量點的誤差分別是：公稱流量+2～-2，分界流量+2～-2，最小流量+5～-5；
步驟二：設計基準時間值和偏差值，該基準時間是10ms，誤差在+1～-1內；
步驟三：該誤差放寬至公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5；
步驟四：在用水錶檢定標準誤差在公稱流量和分界流量在+4～-4，最小流量在+6～-6內；
步驟五：設定兩個月對公稱流量誤差、分界流量誤差和最小流量誤差進行測定；
步驟六：若公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5之內，則認定水錶為合格水錶；
步驟七：若公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5之內，則認定水錶為合格水錶；
步驟八：如果公稱流量和分界流量誤差超出2的範圍，則開始啟用自清潔；
步驟九：對經過若干次自清潔後的水錶再次進行公稱流量和分界流量誤差判定，公稱流量和分界流量誤差超出2的範圍，則判定該水錶出現故障。
作為優選，所述的經過若干次自清潔後是指經過三次自清潔。
從以上描述可以看出，本發明具備以下優點：由於不可能拆下來清潔，所以就聯想到了水錶本身。因為本身是超聲波水錶，是否可以像超聲波清洗機一樣，轉換超聲的頻率，從而達到震動清潔的作用。該功能只有在檢測到水錶需要清潔的時候，模塊功能會轉換換能器的震動頻率，從而帶動水流的震動，清潔表面並且有三次的重複性。之後再次校準時間，如果時間在合理範圍內，則汙垢清除，水錶恢復計量，如果時間依然超出，則再進行一次清潔，重複三次。再次校準時間，依然時間超出則向上位機發出故障信號，水錶反射片汙垢存積，不可以清潔，無法使用了。則後臺做出相對應的措施，對該水錶進行更換，保證可對超聲波水錶進行判斷是否已損壞從而實現提高計量準確性且便於信息反饋準確。
附圖說明
圖1為本發明的智能超聲波水錶自清洗判斷方法的設計理論圖。
具體實施方式
一種智能超聲波水錶自清洗判斷方法，包括如下步驟：
步驟一：按照國家標準檢定規程檢測，重要流量點的誤差分別是：公稱流量+2～-2，分界流量+2～-2，最小流量+5～-5；
步驟二：設計基準時間值和偏差值，該基準時間是10ms，誤差在+1～-1內；
步驟三：該誤差放寬至公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5；
步驟四：在用水錶檢定標準誤差在公稱流量和分界流量在+4～-4，最小流量在+6～-6內；
步驟五：設定兩個月對公稱流量誤差、分界流量誤差和最小流量誤差進行測定；
步驟六：若公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5之內，則認定水錶為合格水錶；
步驟七：若公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5之內，則認定水錶為合格水錶；
步驟八：如果公稱流量和分界流量誤差超出2的範圍，則開始啟用自清潔；
步驟九：對經過若干次自清潔後的水錶再次進行公稱流量和分界流量誤差判定，公稱流量和分界流量誤差超出2的範圍，則判定該水錶出現故障。
作為優選，所述的經過若干次自清潔後是指經過三次自清潔。
tup，tdown：Signal travel times TOFUPand TOFDOWN
Δt＝tup-tdown：DIFTOF
L：ultrasonic signal path length parallel to flow
c0：speed of sound in water
v：flow speed
通過以上理論瞬時流量，再根據校準係數算出當前實際瞬時流量，再跟時間乘積算出累計流量；以上的算法是計算超聲波水錶的流量算法。
該水錶按照國家標準檢定規程檢測，重要流量點的誤差分別是：公稱流量+2～-2，分界流量+2～-2，最小流量+5～-5。所有的檢測依據都是在這個誤差的基礎上做判斷的。
首先水錶在初始設計是有一個基準時間值和偏差值，該基準時間是10ms，誤差在+1～-1內。然而根據國家出廠檢定標準，該誤差可以放寬至公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5，在用水錶檢定標準誤差在公稱流量和分界流量在+4～-4，最小流量在+6～-6。
因為使用過程中水質的影響，水錶內反射片不定期的會存在積垢，影響水錶的計量準確度。根據在水錶開發階段做的實驗，制定了每兩個月啟動一次水錶自我檢定的程序。如果時間差範圍在制定的範圍公稱流量和分界流量在+2～-2，最小流量在+5～-5之內，則水錶還是為合格的水錶，如果超出2的範圍，則開始啟用自潔功能，保證誤差範圍在出廠檢定的範圍之內。
每次的自潔功能可啟動三次，每次清潔過後都有一次自檢判斷，如果誤差變小，則合格，如果沒有則進行下一次自潔。三次過後如果還是超出了範圍，那就判斷為故障表，做其他處理。
合格的表繼續使用，直到下一次的檢定時間再做自潔判斷，大大增加了超聲波水錶的使用壽命。
具體的測定時間間隔可以按照水錶的工作場地和使用環境設計，比如說十天，對水錶進行一次自動校準(水錶模塊中預先存入校準數據，單位流量下的時間誤差範圍)實際校準中，單位流量下的實際時間，是否在預存的時間範圍內，如果是在範圍內，說明該拋光面沒有水垢的存積，不需要清潔。如果超出了時間範圍，說明表面有汙垢，已經影響了水錶的計量，需要清潔。
因為不可能拆下來清潔，所以就聯想到了水錶本身。因為本身是超聲波水錶，是否可以像超聲波清洗機一樣，轉換超聲的頻率，從而達到震動清潔的作用。該功能只有在檢測到水錶需要清潔的時候，模塊功能會轉換換能器的震動頻率，從而帶動水流的震動，清潔表面並且有三次的重複性。之後再次校準時間，如果時間在合理範圍內，則汙垢清除，水錶恢復計量，如果時間依然超出，則再進行一次清潔，重複三次。再次校準時間，依然時間超出則向上位機發出故障信號，水錶反射片汙垢存積，不可以清潔，無法使用了。則後臺做出相對應的措施，對該水錶進行更換，保證用戶的使用和保障公共資源的有償使用。
以上對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。總而言之如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。