流量计诊断处理的制作方法

专利名称：流量计诊断处理的制作方法
技术领域：
各种实施例可一般地涉及用于测量气体容量的流量计的诊断装置和方法。
背景技术：
诸如天然气等气体可通过传输和配送线被传输、配送、和/或销售至客户。 为了例如进行记帐和库存控制等目的，可在沿这些气体管线的各个位置安装气 体计量系统。气体计量系统可测量流经特定气体管线的气体容量。 一些气体计 量系统包括气量计和电子或机械容量校正器。
一种类型的气量计是旋转式气量计。在一些旋转式气量计中，流经计量计 的气体致使一组叶轮在圆筒内旋转。这种类型的流量计通常被称为旋转式正位 移流量计。当叶轮转动时，它们测量由叶轮与圆筒之间的区域固定和确定的气 体所位移的容量。每次叶轮旋转指示一定容量的气体己经流过流量计。这通常 被称为由初步流量元件——在该情形下为旋转式正位移流量计——测得的"实 际"容量。天然气的买卖通常要求将实际容量转换成"标准"容量以虑及由于 变化的气体压力和气体温度而造成的气体的收縮或膨胀。 一般而言，这些效应
5可由Boyle和Charles定律来描述。为了将实际容量转换成标准容量， 一些气 体计量系统使用电子容量校正器来校正源自旋转叶轮的实际容量测量以虑及 流量计中气体的温度和压力。
一般而言，流量计的性能不可能随时间而改善，因为例如气量计中的轴承 变旧或受损。例如随着轴承摩擦的增大，旋转式流量型流量计的容量测量准确 度可能因气体绕叶轮泄露而降低。为了监视流量计性能，可在例如安装流量计 时标识特定流量计的性能标准。在流量计的寿命期间，可将流量计的性能与初 始标准相比较。
一种性能标准涉及跨流量计的压差(dP)。可定期地采取dP测量以检查 在安装后流量计性能的可能退化。在一些权限下，可由人员以预定的间隔(例 如，3-5年)执行附加dP测试，这些人员携带便携式压力计到现场以对流量计 进行测试并将结果与基线性能特性进行比较。虽然dP测试不测量流量计准确 度，但这种测试可指示流量计的工作状况而无需使用较大和较重的传输校准装 置。操作员可通过向流量计应用便携式压力计来对现场的流量计执行dP测试。 为了在进行压差测量时保护压力计不受压力计瞬变，操作员可在一系列步骤中 打开和关闭一定数目的阀门。
可在安装之前诸如在流量计工厂、在流量计商店环境、或在现场作出基线 dP性能特性。在现场，可在安装/试运行期间由安装人员生成基线dP性能特性， 该安装人员在图表上绘制一点以指示在一定流速下测得的压差。基线dP性能 特性可被调用以在将来执行测试时作比较之用。

发明内容
装置及相关联的系统和方法涉及自动学习基线压差(dP)特性以通过将联 机dP测量与该习得基线dP特性相比较来监视现场安装的气体流量计的性能。 在示例性实施例中，第一基线dP特性可在第一预定时段上以第一模式根据第 一组学习准则来学习，而第二基线dP特性可在第二预定时段上以第二模式根 据第二组学习准则来学习。第一时段可以远比第二时段短。第一组准则可以远 比第二组准则宽松。在第二模式期间，流量计性能降级可通过对照第一基线dP 特性比较测得dP来诊断。
6在一些实现中，可对照预定或习得基线dP特性来比较测得dP以确定测得
dP是否超过基线dP特性以上一阈值。若超过了阈值，则系统可自动生成电子
信号以请求对流量计进行修理或更换。在安装后， 一些实施例关于时间和/或流 速范围收集dP数据以自动学习安装状况下的基线dP特性。
在一些示例中，基本上对测得dP的连续监视可被用来在第二模式的至少 一部分期间更新第一基线dp特性。尽管正被更新，仍可对照测得dp比较第一 基线dP特性以确定测得dP是否超过第一基线dP特性以上一阈值。在一些示 例中， 一旦己使用了阈值数目的测量来学习第一基线dp特性，可在第一模式
期间通过对照第一基线dP特性比较测得dP来诊断流量计性能降级。
在另一方面，基线dP特性可被分为数个特性区段。各特性区段可以是基 线dP特性的不重叠区域。在基线dP特性的多个特性区段当中， 一个区段可基 于包括流速、管线压力、流经流量计的流体的比重、和/或温度的各种其他参数 与测得dP相对应。特性区段可在第一模式和/或第二模式期间学习。特性区段 可以独立于基线dP特性的其他区段来学习。流量计性能降级可通过对照基线 dP特性中测得dP相对应的区段比较该测得dP来诊断。
在另一示例性方面，若测得dP超过基线dP特性以上一阈值，则系统可自 动生成将被发送给外部元件的电子信号。该电子信号可以是用以致动外部元件 的信号。在一些示例中，该外部元件可以是诸如旁路阀等流体控制元件。在一 些示例中，该外部元件可以是诸如光源等警报元件。在一些示例中，可能存在 多个阈值。外部设备是否被致动和/或一定程度地致动可取决于测得dP超过这 多个阈值中的哪一个。
其他实施例可在流量状况处于手动操作控制下时学习安装状况下的基线 dP特性。系统可基于例如达到预定置信度水平而从默认基线dP特性切换到习 得基线dP特性。 一些实施例可基于dP测量时的管线压力和/或温度调整或进 一步完善基线dP特性。 一些实施例还可校正对应管线压力和/或温度的容量或 流速信号。其他实施例提供一种保护dP传感器不受管线压力的瞬变和/或过度 的跨dP传感器的压差的影响。
基线特性dP曲线可包括在包括流速、管线压力、流经流量计的流体的比 重、和/或温度的各种参数下的一组预期dP值。示例性系统可关于从工厂和/或流量计商店获得的基线dP特性曲线监视dP，并随后切换成相对于在安装后 使用自表征程序发展出的习得基线dP曲线来监视dP。在各种实施例中，自表 征程序可以是例如使用受主动控制的流速来手动控制的，或者可以通过随时间
关于不受控的流速进行dP测量来自动生成。
在其他实施例中，dP换能器的漂移或DP偏移量可使用在检测到基本零流 速的状况时操作的程序来基本上移除。 一些实施例可准许在从dP换能器移除 偏移量之后在时间、温度、和/或压力限度内执行dP测量和/或基线dP自表征 操作。例如，在定时器已经到期后，可将使用dP测量的性能监视挂起直至可 再次执行DC偏移量降低程序。
一些实施例可提供一个或多个优点。例如，实施例可连续且自动监视流量 计的性能以检测特定的失败模式。这可提供对流量计准确度问题的较早和/或劳 动力密集程度较低的标识，由此减少依赖于流量计在其服务寿命中的准确度的 容量测量误差和一些财务事务(例如，记帐)。 一些实施例可将测量、计算、 和诊断能力与气量计集成在一起以减小或消除传输和附连便携式测试装备的 需要。 一些实施例可提供对历史或其他数据的内部记录，这些数据可代替纸质 图表和表格，且可被显示或另外传送以传达流量计的状况。 一些实施例可在操 作过程中自动学习或自表征性能特性而无需操作员介入且与流行的气体负载 无关。 一些实施例可自动从出厂默认性能特性切换到在现场习得的习得性能特 性，由此改善dP测试可被用以检测性能问题的准确度。
各种实施例的其他优点可包括保护测试测量设备不受压力波动、流量紧 縮、和/或插紧或泄露的软管或装置的损坏，且无需操纵阀门来测量压差。实施 例还可自动对由于时间、温度、和/或静态管线压力的偏移测量值进行补偿。此 外， 一些实施例可使用由流量计中元件因流量而引起的旋转所生成的电能来工 作。
一些实施例还可为现场安装的流量计提供例如自动且快速地自表征基线 地dP特性的能力，在基线dP特性学习的第二模式期间可对照基线dP特性比 较测得dP以确定流量计的特定失败模式。相应地， 一些实现可在执行自诊断 监视操作的同时完成初始的第一基线dP特性。
一个或多个实施例的详情在附图及以下说明中阐述。其它特征、目的、以及优点将可从此说明和附图中显见。


图1示出了用于测量气体配送系统中气体流量的容量的压差的示例性流 量测量系统。
图2A-2N描绘了用于压差自表征和监视的示例性方法的流程图。
图3A-3C是示出了可从测得的流体压力和流量的组合确定用于计算压差
的一个或多个系数的若干方法的示图。
图4示出了用于测量包括旁路阀的气体配送系统中气体流量的容量的压
差的示例性流量测量系统。
图5示出了用于测量包括气体成分传感器的气体配送系统中气体流量的
容量的压差的示例流量测量系统。
图6A和6B示出了压差关于流速的示例预定和习得dP特性的曲线图。
图7是示出了流量测量系统的示例学习和诊断过程的流程图。
图8是示出了用以确定压差换能器中的dP测量应对照其进行偏置的dP
值的示例dP零偏移过程的流程图。图9是示出了使用预定的dP特性来检査流量计中是否存在警告和警报状
况的示例过程的流程图。
图10是示出了示例dP特性学习过程的流程图。
图11是示出了确定对于流量计是否存在警告或警报状况的示例诊断过程 的流程图。
图12是描绘了在较短时间内生成流量计的习得dP特性的示例快速学习过 程的流程图。
图13是描绘了创建习得dP特性的示例扩展学习过程的流程图。 图14是示出了确定流量计中是否存在锁住或故障警告状况的示例警告检 查程序的流程图。
图15是示出了生成警报的示例警报检查过程的流程图。
图16是示出了用以检索和/或调节dP特性的区段的示例过程的流程图。
各附图中的相似的参考标号指示相类似的元素。
具体实施例方式
图1示出了可测量通过气体配送或传输管线的气体流量的流量测量系统
100的示例性实施例。流量测量系统100包括气体流量计102和处理系统104。 当气体流经流量计102时，流量计102使用电信号和气动信号将测得的参数信 息传达至处理系统104。系统104可处理信号以测量由其是流经流量计102的 气体容积。随着气体流经流量计102,处理系统104可测量跨流量计102的压 差(dP)。相对于基线dP特性值基本上有所升高的测得dP值可指示诸如轴承 的污染或磨损等性能问题，这些问题可能降低系统100的气体容量测量准确度。 流量测量系统100的示例在Hairston的提交于2006年2月15日的题为"Flow Meter Performance Monitoring System (流量计性能监视系统)"的美国专利申 请S/N.ll/355，148中至少参照图1进行了描述，该申请被转让给同一受让人且 其全部内容通过引用包括于此。
若处理系统104检测到dP超过基线dP特性之上的一阈值，则系统104 可自动生成电子消息或信号以请求对流量计102进行维护、维修或更换。该阈 值可基于存储的地基线dP特性曲线，该曲线可以是在各种管线压力和/或温度 下的一组期望dP值。在各种操作模式下，处理系统可使用出厂默认特性dP曲 线或现场使用自表征程序发展而来的习得dP曲线。
在该示例中，安装流量计102以测量流经气体管线106的气体。气体管线 106可传输例如天然气、氩气、丁烷、 一氧化碳、二氧化碳、乙垸、氮气、氧 气、丙垸、或空气等气体。使用用于液体测量的流量元件的类似实施例可同样 测量跨流量计的dP以指示该液体流量计的性能。流量计102可包括例如旋转 式正位移型流量计、隔膜正位移流量计、或涡轮式流量计。这些流量计类型中 的每一种都具有诸如叶轮、旋转式活塞、隔膜、或叶片等经受拖曳的活动测量 元件，且在跨元件的dP上具有相应增量。
在一些实现中，dP测量可能受到对于流量计102的特定安装而言唯一的 变量的影响。例如，连接到气体管线106的组件(例如，调节器、阀门)、流 量计102与附连到气体管线106的组件之间的距离、海拔、以及其它因素可能 导致流量计102的dP读数与所存储的dP基线不同。在一些实现中，流量计
10102可实现自表征程序以学习对应一组或多组操作条件(例如，气体流量、气 体压力、温度、气体比重)的一个或多个dP值。
流量计102包括容量传感器108，后者可检测例如叶轮的旋转。响应于气 体流经流量计102，容量传感器108可生成电(例如，脉冲)输出信号，处理 系统104可处理该输出信号以便于气体容量测量。在各种实施例中，容量传感 器108可被发现于处理系统104中并检测发源自流量计102的转轴的旋转，该 旋转指示例如流量计叶轮所测得的气体容量。例如叶轮等测量元件的运动可在 流量计102的外壳内由一种或多种类型的轴承来支承，诸如滚珠轴承、轴颈轴 承、轴轴承(即，轴向和/或径向)等。这些轴承的磨损或污染可诱发对旋转测 量元件的拖曳并因此增大跨元件的dP。
容量传感器108可包括一种或多种Hall效应、感生、光学、近程、Wiegand、 或磁开关传感器，这些传感器根据例如一对叶轮的旋转生成固定数目的脉冲。 作为另一示例，容量传感器108可使用以上所提及的传感器技术中的任意一种 来检测涡轮的旋转。作为另一示例，驻留在处理系统104中的容量传感器108 可使用以上所提及的传感器技术中的任意一种来检测发源自流量计102的轴的旋转。
在各种实施例中，流量计102可包括其他元件。在该示例中，流量计102 包括感测流经流量计102的气体的温度的温度传感器110。处理系统104可使 用来自温度传感器110的温度信息根据Charles定律将实际容量转换成标准容 量。温度信息还可被用于在将测得的dP信息与例如存储在处理系统104中的 出厂默认或自表征dP数据相比较之前对测得的dP信息进行归一化。作为另一 示例，测得的温度可指示测得的dP信息与对应于该温度的出厂默认或自表征 dP数据——或者直接或者通过相邻数据点的内插——作比较。在其他实施例 中，流量计102可包括管线压力换能器130和/或具有邻接限流器元件(170、 172)和限压阀(174、 176)的压差换能器。这些元件的功能在稍后进行描述。
在该示例中，流量计102还包括用以将例如旋转叶轮的机械能转换成可临 时存储(例如，作为电池或电容器上的电荷)和/或传递至系统100中的操作电 路的电能的发生器112。如此的发生器可在一些实施例中设置用来向处理系统 104提供电运行功率。 一些实施例可将发生器112连同容量传感器108—起组
11合在单个功能元件或组合件中。发生器112的实施例在Gutierrez等人提交于 2003年4月21日的题为"Power Generating Meter (功率发生计)"的共审待批 美国专利申请S/N.10/419，522中至少参照图l和6进行了描述，该申请被转让 给同一受让人且其全部内容通过引用包括于此。
为了使用电信号和气动信号将测得的参数信息传达给处理系统104，流量 计102还包括进口压力端口 114、和出口压力端口 116、以及用于信息链路118 的接口。气动管线120、 122 (例如，柔性压力管、导管)可各自在一端使用任 何合适的压接耦合连接至进口和出口端口 114、 116，其中压接耦合包括例如焊 接、速断、或Pete插塞(例如，Pete's Plug⑧型号W100可从德克萨斯麦金尼佩 特森设备公司(Peterson Equipment Company)购得)。在一些实施例中，可能 不需要气动管线120、 122，因为流量计104可允许管线压力换能器130与压差 换能器132直接连接。
链路118可携带来自流量计102内传感器的模拟和/或数字信号。携带信 号的手段可包括有线(例如，束线、电缆)和/或无线(射频、光纤、红外、蓝 牙、蜂窝)数据通信和适当的通信协议(例如，RS-232、专属或定制协议)。 数据链路118可提供从流量计102通往系统104的单向数据流，或者通信可以 是双向的，其中包括从系统104至流量计102的控制命令。
在一些实施例中，流量计102和系统104可被集成在单个设备中，这可简 化或縮短启动管线和/或数据链路118。例如，链路118可被实现为电路板上的 迹线、或被实现为光信号。在一些实施例中， 一根或同时两根气动管线可定位 于包含流量计102和/或处理系统104的封装或外壳内。在其他实施例中，系统 104可与流量计分开且独立地定位。例如，模拟或数字无线收发机可作为接口 连接至链路118。在各种实施例中，数据链路118和气动管线120、 122中的每 一条可在一端、两端包括插塞或者也可不包括。气动管线120、 122可被固定 和/或包括处理系统104的外壳(未示出)内的应力减缓机构。
处理系统104经由气动管线120、 122接收气动信号。处理系统104处理 气动信号以确定关于流量计102中的管线压力和压差的信息。在该示例中，气 动信号在系统104中被经由进口压力端口 114测量流量计102上的进口管线压 力的管线压力换能器130、以及被经由出口压力端口 116测量流量计102上的
12进口压力与出口压力之间的差的压差换能器132检测到。气动管线120经由气 动管线117从进口压力端口 114向管线压力(LP)换能器130提供基本连续和 无间断的流体通信。气动管线120还分岔以提供从进口压力端口 114到压差
(dP)换能器130的输入端口的流体通信。气动管线122提供从出口压力端口 116到dP换能器130的第二输入端口的流体通信。
压差换能器132可以是例如可从弗吉尼亚汉普顿的测量专家公司
(Measurement Specialties, Inc)购得的型号DP96压力传感器。还可从新泽西 莫里森镇的霍尼韦尔国际公司、和从德国Barleben的感测技术(Sensotech)购 得其他压力换能器。
处理系统104还通过链路118接收用于监视流量计和用于测量容量的数 据、功率、和/或控制信号。容量传感器108输出可包括指示气体容量测量的脉 冲。温度传感器可输出例如模拟或数字信号。发生器112可输出经调节或未经 调节的电压或电流，它们可以是AC、 DC (例如，来自经整流的AC、或DC 发生器)。这些信号还可以是高频、数字、模拟(例如，正弦、方波、脉冲)、 或其他已编码信号格式，且可以是适于如接下来将描述的转换至存储的测量信 息的电、光、或机械形式。
容量、压力、温度、电压、或电流信号可被布置成供信号调理电路140 和A/D转换器142进行处理。信号调理电路140可包括模拟放大和/或定标装 置以修改输入信号以使其更适于与A/D转换器142接口。信号调理电路140 还可包括适当或可靠操作所需的常见辅助组件，诸如限制器件(例如，钳位电 路、电阻分压器)、保护器件(例如，ESD、电快速瞬变、波动、闪电、反相 电压)、分立电路元件(例如，二极管、滤波器、扼流圈、MOV、 Transzorb)、 频率响应滤波器(例如，降噪)、信号隔离(共模抑制)、比较器(例如，带 有或没有迟滞)、DC或AC耦合、和/或积分器/微分器。容量、压力、和温度 信号若为数字或脉冲形式则可旁路掉信号调理电路140和A/D转换器142以直 接与处理器152接口。在一些实施例中，A/D转换器142和/或信号调理电路 140可与处理器152以及诸如非易失性存储器154、实时时钟160、及通信164 等一个或多个子系统相集成。在一些实施例中，信号调理电路140可包括模拟 多路复用，这允许多个输入信号之一被数字地选择成由A/D转换器142进行处理。在信号调理之后(若存在信号调理)，信号的模拟值可被A/D转换器142 采样和转换成数字值表示。A/D转换器可包括诸如伴随模拟多路复用和/或多个 A/D转换器对一个或多个信号进行采样和数字化。
A/D转换器142或者通过信号调理电路140或者通过直接接口处理管线压 力换能器130输出的管线压力(LP)信号和dP换能器132输出的dP信号。在 该示例中，A/D转换器142还处理通过链路118接收自温度传感器110的温度 (T)信号。在一些实施例中，A/D转换器142还可处理例如来自气体热量计、 气体色谱仪、密度计、或测量气体成分或用于将测得容量转换成能量单位(即， 英制热单位克卡)的特性的其它器件的输入信号。A/D转换器142还可测量来 自发生器112的输出电压、电源144提供的电压、和/或可被提供作为输入的电 位计设置(未示出)。
在一些实施例中，处理系统104可使用由发生器112产生的电能以向电源 144供电。在其他示例中，处理系统104可使用来自存储能量(例如，电池)、 外部功率源、燃料电池、太阳能、或这些的组合的电能。
A/D142将表示输入信号的采样的数据的串行或并行输出信号输出到数字 总线150上。总线150耦合至处理器152和非易失性存储器(NVM) 154。处 理器152可包括执行用以实施操作的指令(即，软件、固件)的一个或多个处 理器件。NVM154可存储可供处理器152访问的程序、控制、数据、元数据、 出厂校准设置、基线dP特性值、习得dP值、和/或其他信息。
例如，处理器152可访问存储在NVM154中的指令，诸如学习模式代码 156模块(参照图8A-8B详细讨论)和/或运行时代码模块158 (参照图3-6详 细讨论)。学习模式代码模块156可包括在由处理器152执行时致使处理器152 执行自表征基线dP曲线的操作的指令。可在安装后或响应于操作员请求为旋 转式流量计生成自表征的基线dP曲线。运行时代码模块158可包括在由处理 器152执行时致使处理器152执行检査压差以评估流量计的性能的操作的指 令。
处理器152和NVM154可被集成在单个器件(例如，ASIC)中，或者在 若干个器件(例如，芯片组)中实现。在一些示例性实施例中，处理器152可 包括微控制器、微处理器、DSP、和/或数学协处理器，而NVM可包括ROM、EPROM、 EEPROM、闪存、盘存储、或这些器件中一个或多个的组合。在一 些实施例中， 一些随机存取存储器(RAM)(未示出)可被设置用于易失性数 据存储(例如，便笺式存储器)。处理器可包括模拟和/或数字组件或与其协同 操作，这些组件包括分立和/或集成器件，例如状态机、驱动器、收发机、组合 逻辑、时序逻辑、模拟信号处理电路、1/0电路和器件、各种支持电路、和减 这些组件的组合。
在该示例中，处理器152可经由总线150操作性地耦合成与实时时钟 (RTC) 160和显示设备162通信。RTC160可提供数据/时间戳信息，后者可 被存储并与在诸如学习基线dP特性等操作过程中收集的数据(例如，dP、 LP、 和T)相关联。RTC160可被用于指示旋转式流量计102的测试数据上的时间 戳。另外，可根据由RTC 160监视和发起的可编程调度来定期地执行测试和维 护操作。当需要标识例如气流状况、天气状况或在收集数据时存在的其他事件 时也可访问数据/时间戳信息。时间信息RTC 160还可被用于确定何时开始和/ 或停止用于基线dP曲线的自表征的数据收集(例如，在满一年后停止)，且 还可用作诸如参照图3进一步详细描述的DC偏移量縮减功能等功能的时基。
处理器152可向显示设备162发送信息以显示给用户。显示设备可包括显 示屏幕(例如，LCD、 LED)、和/或其他视觉指示器。在其他示例中，系统 104还可包括可听指示器(例如，耦合至语音合成器的扬声器、信号器、蜂鸣 器)和/或用户输入设备(例如，触摸屏、小键盘、开关、按钮、转盘、输入定 点设备)。
另外，处理器152在该示例中被耦合至通信接口 (COM)端口 164。 COM 端口 164可提供与其他设备的单向或双向通信。例如，COM端口 164可提供 下载历史流和/或dP数据、上载默认基线dP特性信息、配置信息、控制命令、 或来自编程器器件的经修订或补充的编程代码。在另一示例中，COM端口 164 可被用于链接至例如下载终端、膝上型设备、或手持式计算机以发送收集到的 测量和/或维护请求信号。例如，若处理系统104确定dP超过基线dP特性以 上一阈值，则状态信息和/或维护请求可经由COM端口 164被传达给兼容的基 于处理器的设备。
COM端口 164可包括一个或多个物理接口并使用任何适当的协议，诸如有线(例如，USB、火线、RS-232/422/485、 CAN、 12C、 SPI、以太网)、光
(例如，光纤、红外)、和/或无线(例如，蓝牙、CDMA、 TDMA、 EDGE、 AM、 FM、 FSK、 PSK、 QAM、或其他适当的传输技术和/或协议)。在一些 实施例中，COM端口 164可包括发射机、接收机、功率放大器、天线、和/或 调制解调器。
在一些实施例中，COM端口 164可包括一个或多个数字和/或模拟输入和 /或输出。例如，COM端口 164可包括触发或另外控制诸如警报器、阀门、安 全装备、寻呼器、或其他可由数字和/或模拟电信号控制的设备的输出。
气动管线120、 122提供进出流量计102的气体的压力状态的流体通信。 这样，气体的任何压力瞬变都可被传达给dP换能器132。压力瞬变可能是由 例如需求突变、气体管线106的初始增压、上游或下游压力调节器操作、或流 量计102中叶轮的锁住所引起的。
处理系统104包括对dP换能器132的保护系统。保护系统包括介于dP 换能器132的每个输入端口分别与进口压力端口 114和出口压力端口 116之间 的流体通信路径中的一系列限制器元件170、 172。限制器元件170、 172保护 dP换能器132不受管线压力的快速压力瞬变的影响。限制器元件可以是例如 针孔或烧结金属型流限制器。由俄亥俄Solon的接头套管公司(Swagelok Company)制造的减振接头型号B-4-SA-EG将流量限制在每分钟0.05升且是 被设计成保护压力计元件不受压力波动破坏的限制器示例。
保护系统还包括压差限制阀174、 176。在该示例中，示出了两个反相的 单向阀门。在其他示例中，阀门174、 176的功能可被集成到单个双向阀门中。 阀门174、 176中的每一个在跨阀门的压差达到极限时打幵。当阀门打开时， 可充分地释放压力以保护dP换能器132遭受大于额定的压差限度。阀门174、 176可以是例如类似于汽车轮胎上的杆阀的阀门。在其他示例中，阀门可以是 提升阀，且可以是弹簧式的。在一个示例中，阀门174、 176可被布置成将跨 dP换能器132的压差基本上限制在约+Z-lpsi (磅/平方英尺)内。由俄亥俄州 辛辛那提的克里帕德仪器实验室公司(Clippard Instrument Laboratory)制造的 止回阀型号MCV-1是适用于一些实施例的商用提升阀的示例。
限制元件170、 172的流量特性与限压阀174、 176的流量特性之间的关系
16可影响保护系统的效力。例如，若限制元件将流量限制在0.05升/分钟，且若 限压阀在0.5 psid (磅/平方英寸压差)时打开且在0.05升/分钟时具有0.02 psi 的压力降，则dP换能器将遇到的最大压力为0.52psid。若在外部故障状况(即， 压力波动)下的压差导致进口压力端口 114处的压力为105psig (磅/平方英寸 表压)以及出口压力端口 116处的压力为5 psig，则将观测到以下压力114 与116之间的dP将为100psid。通过限压阀176将跨dP换能器132的压力限 制在0.52psid，则其余的100psid将被限制元件(170、 172)均匀分摊。每个 限制元件170、 172将降49.74 psid。使用简单减法，例如，限制元件170和dP 换能器132的连接处的压力从105 psig降到55.26 psig。使用加法，限制元件 172和dP换能器132的连接处的压力从5 psig升至54.74 psig。因此，跨dP换 能器132的压差可被限制在0.52 psid (55.26 psig减54.74 psig)，从而保护其 免受极端压力波动。
在一些实施例中，限制元件170、 172和/或限压阀174、 176中的任意一 个还可被集成到流量计102中。
在各种实施例中，处理系统104的外壳(未示出)可包括例如橡胶、铝、
合成物、和/或钢等。
在一些应用中，在不同阈值下可能采取不同动作。例如，在具有20%、50%、
和70%三个阈值的系统中，处理系统104可取决于所超过的阈值生成不同的消 息。在低阈值下，可闪烁警告灯。在中级阈值下，可准备好状态消息以供将来 维护检査时下载。在较高阈值之上时，处理系统104可传送无线消息或通过 WAN传送消息以请求对流量计的即刻服务。在这些消息中，处理器152可包 括标识流量计的信息。
经由COM端口 164发送或接收的消息可以是例如基于分组的消息的形 式，或者是数据流的形式。在一些实施例中，消息可根据消息报头信息在通信 信道上路由，其中报头信息可被附加在包含例如状态、基线特性、和/或收集的 数据信息的数据有效载荷上。
可在相对较长的时段(例如，达约2年或更长)上且在较广范围的流速、 温度、和/或管线压力状况上发展自表征(习得)基线曲线。
特性dP的进一步精炼可通过在相邻dP曲线之间进行内插来实现，其中相邻dP曲线是基于基本在取dP读数的同时所存在的测得气体温度和/或压力状
况。以类似方式，与介于所存储的驻留在NVM 154中的数据点之间的流速百 分比相对应的dP读数可与使用相邻数据点值计算出的基线值相比较。
可使用其他方法来在本质上存储基线dP特性曲线数据，诸如使用数学地 表示在任意给定流速百分比下的基线曲线的一种或多种算法。在其他实施例 中，可使用多种算法，其中每种算法数学地表示若干对应指定气体温度和/或压 力的基线dP特性曲线中的一条。在另一示例中，单个算法可数学地将基线dP 特性曲线表示为流速、温度、比重和/或管线压力的函数。
如以下将描述的，在图2A-2N和7-16中被描述为流程图的示例方法包括 可由处理系统104 —般地执行的操作。方法200和700-1600的操作可作为例 如可被处理器152调用执行的一个或多个子例程、代码模块、或对象中的指令 被存储在NVM 154中。系统104可包含的其他处理和/或控制元件也可补充或 扩增操作。这些操作的部分或全部可由执行确实体现在信号中的指令的一个或 多个处理器来执行。处理可使用模拟和/或数字硬件或技术——或者单独或者与 执行指令的一个或多个处理器协作——来实现。
图2A-2N描绘了用于压差自表征和监视的示例性方法200的流程图。一 般而言，方法200使用数学模型来计算dP。在一段时间内(例如，l个月、1 年、2年、5年)，方法200使用预配置的值计算dP，同时方法200定期地使 用测得的物理值(例如，压力、流量、温度、气体比重)计算并更新可被用于 计算dP的一个或多个值。在经过该时间段之后，方法200使用计算出的值而 不是预配置值来进行dP计算。
图2A是方法200的示例初始化部分的流程图。配置数据的集合被加载202 以供方法200使用。配置数据可包括例如流量计类型数据、流量计尺寸数据、 场所标识符、流速限制、压力限制、气体比重、校准数据、和/或可用于计算 dP的其他数据。方法200的示例初始化部分的其他步骤在特定条件下将内部 值设为零，例如在执行该方法的非常快的时间内。
图2B是方法200的示例性流量计性能测试部分的流程图。在204读出从 dP换能器获得的dP值且在206读出流速(Q)。若流速大于预定阈值，则方 法200分岔至将参照图2D描述的一组换能器测试步骤。若流速小于或等于预定阈值，则执行示例dP限度计算。
图2C是方法200的示例dP限度计算部分的流程图。在208计算理论dP， 且在210计算高压故障限度。在212将理论dP与高压故障限度相比较，且若 理论dP超过高压故障限度达预定数目的周期，则在214设置高dP故障且在 216设置数字警报输出。在一些实现中，数字警报输出可被用来触发外部警报 或诸如闸阀或旁路阀等其他装备。其他计算评估流速是否超过计算出的高dP 警报阈值以及在218高dP警报是否被设置。
图2D是示例方法200中用于将压力换能器消零和设置警报输出的部分的 流程图。评估dP值和流速值，且若值在预定限度之外达一定数目的周期，则 设置dP换能器故障，和/或在222设置高dP压力故障。若被选择，则还在224 设置警报数字输出。
图2E是示例方法200中用于在学习期过程中计算示例性压差的部分的流 程图。在该示例中，在224评估学习期以确定是否已执行了预定数目的周期。 例如，方法200在224评估是否已经执行了 75000个周期。在一些实施例中， 可确定基本表示诸如l周、l个月、1年或其他时间长度等时段的周期数目。 在一些实现中，学习期的持续时间可以由与实时时钟相比较的日期来确定。
在一些实现中，学习期的持续时间可在已检测到一定数目的事件之后消 逝，诸如可被用于确定学习期是否己经消逝的高和/或低压力限度、高和/或低 流量限度、高和/或低温度限度、和/或其他时间或其组合。若学习期还未消逝， 则在226确定用于dP计算的系数(例如，K)。若学习期已经到期，则在学期 阶段习得的系数被检索并用于计算dP。
图2F是示例性方法200中用于确定被用于计算在测得状况的各种组合下 的压差的系数值的部分的流程图。若在228确定流速高于或低于特定速率，且 在230A-230B确定高于或低于特定绝对压力，则系数K的四个存储的习得值 (例如，Kll、 K12、 K21、 K22)之一可在232a-232d被检索用于计算dP。
在一些实现中，用于确定K的恰当值的方法可能不涉及条件逻辑。例如， 用于计算dP的方程可包括取决于操作条件可能相当地衰减或消零方程中特定 元素的作用的系数以使得方程中仅保留所选择的、实际对当前操作条件建模的 部分。虽然所描述的示例显示方法200利用系数K的四个存储值，但也可使用 压力、流量、温度、比重、和/或其他值的其他组合来确定应使用系数K的哪 个习得值。例如，流量值的范围可被分为四个范围，而压力值的范围可被分为 三个范围，由此定义了 12个压力和流量的范围，可从中确定系数K的12个值。
可以各种组合来使用其他值以构建可被用来确定系数K的值的一维、两 维、三维、或更高维度的区域。例如，三个流量值区域、四个压力值区域、六 个温度值区域可被用来定义对应系数K的72个值的72个三维区域。在一些实 现中，区域可能不是均勻分布。作为示例而非限制， 一些值可例如基于根据经 验测试数据的最优化分布成跨越基本线性地、对数性地、指数性地、或非线性 地改变的范围。例如，区域可被分布成使得系数K的更多值可在靠近用以计算 dP的压力、流量、温度、比重、或其他值的预期工作值的范围中获得。对于 落在预期工作值之外的范围，可分布较少的区域和系数K的值。在一些实现中， 这样可以增加对于最常遇到的状况的dP计算的准确度，同时降低存储对于不 常遇到的状况的K值所需的存储器的量。
在一些实现中， 一个或多个K值可被用于确定将用于计算dP的单个K值。 例如，来自相邻区域的两个或多个K值可被组合(例如，通过求平均、通过加 权求平均、通过曲线拟合、通过线性回归)以确定用于计算dP的K值。
图2G是方法200中用于执行示例性压差计算的部分的流程图。在234测 量温度值且在236连同绝对压力值、流速、比重值、比重补偿值、以及系数K 的值一起被用于计算理论dP值。在238从在236计算出的dP值计算出dP故 障限度。dP值、dP故障限度值、以及流速被用于确定是否要设置高压力警报。
图2H是示例方法200中用于设置压差警报的部分的流程图。所示示例对 照各种流速阈值来测试流速Q。无论何时只要流速阈值中的一个或多个被超 过，则递增一个或多个整数值以存储每个流速阈值已被超过的次数。若流速阈 值中的一个或多个被超过预定次数以上，则在240a-240c设置高dP警报。
图21是示例方法200中用于设置压差警报的部分的流程图。各个流速阈 值已被超过的次数在242被累加，且若在242经累加的值在246被确定为大于 预定次数，则在248设置高dP警报。
图2J是示例方法200中用于确定被用于在学习期过程中计算压差的系数
20值的部分的流程图。 一般而言，在学习期过程中，系数K的预定值被用于计算
dP。 K的值被定期计算(例如，每5秒、每30秒、每分钟、每5分钟、每15 分钟、每60分钟一次、每天一次、每周一次、每月一次、每季一次)并被用 于更新与计算该K值的工作条件的区域相对应的平均K值。
在一些实现中，计算出的K值可与旧K值取平均并被存储作为经更新的 K值。在各种实施例中，每个数据采样可被均匀地加权以生成学习期上的平均 K值。在一些实现中，计算出的K值可相对于旧K值加权并被平均。例如， 特定区域的K值(例如，K12)可能已经被更新了 5000次，所以下一次(5001 次更新)更新K12的值，旧值将被乘以5000、被加到计算出的K值、被除以 5001、且被存储为新的K12值。在一些实现中，加权平均或其他统计方法的使 用可防止不寻常的读数(例如，不常有的压力峰值、有害传感器读数)过度地 影响正在学习期过程中确定的K值。
图2K-2N是示例方法200中核实计算出的用于各种压力和流量状况的dP 系数Kll、 K12、 K21、和K22的部分的流程图。 一般而言，在学习期已经消 逝之后，习得K值Kll、 K12、 K21、 K22中的每一个被用于计算dP值和dP 限度值。若计算出的dP值被确定大于或等于dP限度的分数(例如，dP大于 所示示例中dP限度的75。/。)，则设置警报以指示该区域的习得K值无效。一 旦已经测试了所有的习得K值，则方法200返回方法200中由图2B所示的部 分。若K值Kll、 K12、 K21、 K22中的任意值已被确定为无效，则方法200 将继续使用K的预定值。若K的所有习得值都有效，则方法200将使用K的 习得值用于dP的后续计算。
图3A-3C是示出了可从测得的流体压力和流量的组合确定用于计算压差 的一个或多个系数的若干实现的示图。图3A示出了示例四区域示图300。所 绘的实现表示参照图2A-2N的方法200所述四个系数K值。例如，示图300 指示值Kll应被用于计算对应低流量和低压力的组合的dP，而值K21可被用 在低流量和高压力的状况下。同样，值K22可被用在高压力和高流量的状况下， 而值K12可被用在高流量和低压力的状况下。
图3B示出了示例一维示图340。在所示示例中，K的值是仅基于流速来 选择的。例如，值Kll可被用于任意压力下的低流速，而值K14可被用于任
21意压力下的高流速。
图3C示出了示例二维示图370，其示出可定义任意数目的区域以用于存 储更多数目的系数K值。在一些实现中，可使用更多数目的区域和存储的K 值来提供用于计算在给定的操作状况集下的dP的更高的准确度。
在一些实现中，除流速和压力之外的其他值的组合可被用来定义区域和K 值。例如，温度和气体比重可被用于计算K值。在一些实现中， 一个或两个以 上的值可被用于定义K值的多维区域。例如，流量、压力、以及温度可全部被 组合以形成三维的值范围，其中范围内的每个三维区域可与K的值相关联。在 另一示例中，流量、压力、温度、和比重、或其他值可被组合以形成四维或更 高维度的值范围，其中范围内的每个区域可与K的值相关联。
图4示出了用于测量包括旁路阀402的气体配送系统中气体流量的容量的 压差的示例性流量测量系统400。在一些实施例中，流量测量系统400可以是 流量测量系统100被修改成包括旁路阀和数字信号导线404。流量测量系统400 的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7,295,934中参照图1 和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N.11/870,758中参
照图1进行了描述。
在一些实现中，旁路阀可被激活以允许气体旁路掉流量测量系统400。例 如，若确定高dP状况(例如，图2C中所示的高dP故障设置214)，则处理 系统104可设置通过数字信号导线404传导的COM端口 164的数字输出以激 活旁路阀402。
在一些实现中，流量计102可被旁路以防止气体流经气体管线106的中断。 例如，高dP测量可指示流量计102不正常工作(例如，由于污染或管线中的 特定问题而引起的轴承磨损或干扰)且有可能妨碍气体流过气体管线106。通 过检测到高dP状况，流量测量系统400可使旁路阀402将不正常工作的流量 计102旁路，由此消除对流经气体管线106的气体的阻碍。
在一些实施例中，气体管线106可包括可被数字信号激活的闸阀。例如， 流量测量系统400可检测到高流速和压差，并确定这些状况可能指示流量计 102中有泄露或下游气体管线106中有破裂。流量测量系统400可通过激活闸 阀以停止泄露来对测得的流量和压力读数作出反应。
22在一些实施例中，可使用数学模型来表征流量测量系统400中dP与其他 参数(例如，流速、管线压力、温度、比重)之间的关系。数学模型可包括可 能与要对其实现该数学模型的流量计的特定尺寸和类型相关的系数。在一些实 施例中，系数可通过测量在学习期过程中发生的各种压力和流速值组合在诸如 约一年的时段上习得。
在一些实施例中，流量测量系统400可在学习期过程中使用默认系数计算 dP，并在学习期已经消逝之后使用习得的系数计算dP。在一些实施例中，在 学习期结束时，可将习得系数与默认值相比较以确定习得值是否应被用于计算 dP的后续值。例如，若在学习期结束时，习得的系数值与默认系数值相差较 大，则可设置警报以指示习得值可能错误。在一些实施例中，若习得值似乎错 误，则流量测量系统400可继续使用默认系数值进行dP计算。例如，若在学 习期间流量计102中存在不正常工作，则流量测量系统400可存储错误系数。
测得的压力和流量值的组合的范围可定义系数值的数学"表面"。在一些 实施例中，组合值的范围可被划分成更小的区，每个区可由单个系数值来表示。 例如，表示区的系数值可通过将包括在该区内的所有系数值进行平均来计算。 在一些实施例中，流速值的范围可被流速阈值分为两个范围，且压力值的范围 可被压力阈值分开。虽然所描述的示例得到四个区域和四个系数值(例如，2 个流速范围乘以2个压力范围等于4个区域)，其他示例可使用其他准则来定 义一个、两个、三个、四个、五个、或更多范围，其中每个范围与代表性的系 数值相关联。
在一些实现中，测得的压力和流量值可被用于确定使用习得系数值中的哪 一个来计算dP。可将从测得的压力和流量值计算出的dP值与理论dP值相比 较。在一些实施例中，可在测得的dP值与理论dP值相差大于预定量时设置警 报。例如，高压差可导致流量测量系统设置可视指示器或警报、可听警报、将 警报传达给另一设备、改变输出、和/或提供对警报状况的一些其它指示。在一 些实现中，高压警报可被用来触发诸如旁路阀或闸阀等其他阀的打开和/或关 闭。
在一些实现中，流量测量系统400可检测到dP测量中相对较小且逐渐的 改变，并设置高压警报。例如，所计算的dP测量中的逐渐增大可设置指示流
23量测量系统400可能需要修理的警报。虽然已经描述了高压故障、高压警报、
以及故障习得数据事件，但在一些实施例中流量处理系统还可设置其他警报。
例如，流量测量系统400可在压差换能器似乎己失灵的情况下设置警报。
图5示出了配置成测量气体配送系统中气体流量的容量的压差的示例流 量测量系统500。如图5中所绘的流量测量系统500总体与图4中所绘的流量 测量系统400相类似，但其包括气体成分传感器502以提供关于可被结合到基 线dP特性过程中的流体特性的一些信息。在操作中，流量测量系统500可有 利地发展关于较广范围的气体成分的改善的dP特性。流量测量系统500的示 例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7,295,934中参照图1和 在由Hairston于2007年IO月11日提交的美国专利申请S/N.11/870,758中参照 图l进行了描述。
流量测量系统500包括从气动管线117分岔至气体成分传感器502的流体 管线504，从气体成分传感器502到处理器152的输出506，以及用以提供从 进口压力端口 114和出口压力端口 116到压差换能器132的对应输入的流体通 信的受限耦合路径508、 510。
流量测量系统500还包括进口压力端口 114与其相附连的进口室，出口压 力端口 116与其相附连的出口室514，向温度传感器110提供与来自进口室512 的温度相关的信号的温度信号探针516，以及向容量传感器108提供与来自流 量计102的容量相关的信号的容量信号探针518。进口室512沿气体管线106 在流量计102的上游定位。出口室514沿气体管线106在流量计102的下游定 位。
在流量测量系统500中，温度、管线压力、比重、压差、以及容量的测量 分别从温度传感器110、管线压力换能器130、气体成分传感器502、压差换能 器132、以及容量传感器108被提供到处理器152。处理器152能够向显示器 162提供输出并能够将输出提供给外部设备输出520。处理器152还能够向/从 COM端口 164发送和接收通信。
流量测量系统500还包括接收来自处理器152的输入并通过信号导线(例 如，数字信号导线404)控制外部设备(例如，旁路阀402)的外部设备输出 520、能够向/从COM端口 164发送和接收通信的直接或调制解调器连接522、
24以及能够向/从直接或调制解调器连接522发送和接收通信的用户终端524。
气体成分传感器502经由气动管504测量流经流量计102的气体的成分。 来自气体成分传感器502的输出506可被提供给处理器152。来自气体成分传 感器502的输出506可被用于使用数学模型——或者单独或者连同其他测得参 数(例如，流速、管线压力、温度)——表征流量计102的dP。在一些实现 中，来自气体成分传感器502的输出506可与比重的测量有关。在一些实现中， 来自气体成分传感器502的输出506可与氮气的含量有关。在一些实现中，来 自气体成分传感器502的输出506可与气体成分的测量(例如，分子的测量) 有关。
在一些实现中，气体成分传感器502测量比重。 一示例比重传感器在授予 Homolka (1974年12月24日授权)的美国专利No. 3,855,845中参照图2进行 了公开。比重将气体的分子量与在标准温度和压力下空气的分子量相关联。例 如，空气比重的典型值是1.0，而天然气比重的典型值为0.6气体成分传感器 502的比重测量可被用于使用数学模型——或者单独或者连同其他测得参数 (例如，流速、管线压力、温度)——表征流量计102的dP。
在一些实现中，气体成分传感器502没有包括在流量测量系统500中。在 如此的实现中，流经气体管线106和流量计102的气体的比重值可从外部源提 供。例如，流经流量计的气体的比重值可由为气体管线106供应气体的气体公 司提供给流量测量系统500。
在流量测量系统500中设置受限耦合路径508、 510以代替邻接的限制器 元件(170、 172)和限压阀(174、 176)。受限耦合路径508、 510以及限制 器元件(170、 172)与限压阀(174、 176)都能保护压差换能器132不会因管 线压力的突增和突降而损坏。受限耦合路径508和510可被用作限制器元件 (170、 172)和限压阀(174、 176)的替代。
受限耦合路径508和510可以足够长以使得受限耦合路径508和510内所 含的气体为来自流量计的压力的突变提供保护性缓冲。例如，受限耦合路径508 和510可以由0.5米长的1/8〃不锈钢管构成。受限耦合路径508和510的长度 可根据流量计102的尺寸和类型而改变。在一些示例中，受限耦合路径可被实 现为具有足够圈数的柔性管的巻绕长度以实现流量计102中气体压力瞬变的希望衰减。
进口室512和出口室514可为传感器108、 110、 502以及换能器130、 132 提供对气体管线106的访问，从而允许测量气体管线106内的状况。在一些实 现中，进口室512和出口室514与流量计102 —起定位在外壳中和/或附连到流 量计102。在如此的实现中，进口室512被定位成与流量计102相邻并在其上 游，而出口室514被定位成与流量计102相邻且在其下游。气体管线106可连 接至进口室512，准许从气体管线106经过进口室512、流量计102、以及出口 室514顺序地流过。
在一些实现中，进口室512和出口室514与流量计102分开。在如此的实 现中，气体管线106可连接至流量计102，以准许从气体管线106流经流量计 102。进口室512和出口室514可被安装在气体管线106上，其中进口室512 在流量计102的上游侧而出口室在流量计102的下游侧。进口室和出口室512、 514各自可安装在气体管线106中的开口上。在如此的实现中，更近的进口室 和出口室512、 514被安装在流量计102上，经由进口室512、 514所釆取的更 准确的测量可诊断流量计102的状况。
在如此的实现中，进口室和出口室512、 514可被安装用于准许对流量计 102进行流量计诊断处理，而在之前没有能力执行诊断处理。进口室和出口室 512、 514连同处理系统104—起可在安装流量计102时或之后安设。例如，进 口室512和出口室514可在安装流量计102数月之后被安设在气体管线106上 靠近流量计102处以便为流量计102提供诊断处理。
温度信号探针516可提供来自位于进口室512中能够产生温度信号的传感 器的信号。所产生的信号可以是数字或模拟的。在一些实现中，能够产生温度 信号的传感器可以是电阻温度器件。在一些实现中，能够产生温度信号的传感 器可以是能够向处理器152传送数字和/或模拟信号的半导体型传感器。
容量信号探针518可提供来自位于流量计102内且能够监视流量计102 内叶轮的旋转的传感器的信号。所产生的信号可以是数字或模拟的。在一些实 现中，传感器可以是Hall效应传感器。在一些实现中，传感器可以是Wiegand 传感器。
类似于图1和4中所述的链路118，温度信号探针518和容量信号探针520可携带分别来自进口室512和流量计102内的传感器的模拟和/或数字信号。携 带信号的手段可包括有线(例如，束线、电缆)和/或无线(射频、光纤、红外、 蓝牙、蜂窝)数据通信和适当的通信协议(例如，RS-232、专属或定制协议)。 数据链路118可提供从流量计102通往系统104的单向数据流，或者通信可以 是双向的，其中包括从系统104至流量计102的控制命令。
外部设备输出520可通过输出数字和/或模拟信号控制处理系统104外部 的设备。外部设备输出520可从处理器152接收关于信号和/或该信号要被发送 到的外部设备的指令。例如，外部设备输出520可响应于来自处理器152的指 令沿数字信号导线404向旁路阀402发送数字信号以致使旁路阀打开。在一些 实现中，外部设备输出520还可从外部设备接收信号。接收到的信号可指示外 部设备的状况(例如，等待指令、服务中止、旁路阀当前关闭等)和/或所指令 任务的状态(例如，旁路阔被成功打开)。
指示器或调制解调器连接522可经由COM端口 164提供处理系统104与 用户终端524之间的交互。在一些实现中，连接522可以是物理连接移动用户 终端524的端口。在一些实现中，连接522可以是能够直接或间接地与用户终 端524无线通信的无线调制解调器。在一些实现中，连接522可以是能够直接 或间接地与用户终端524有线通信的有线调制解调器。
在一些实现中，用户终端524可以是作为监视站的一部分的计算机终端。 在一些实现中，用户终端524可以是诸如膝上型计算机或手持式设备等便携式 设备。在一些实现中，用户终端524可以是服务器。
在一些实现中，用户终端524可以能够监视并接收关于多个流量计102 的通信。在一些实现中，用户终端524可以能够查看流量计102的当前和以往 的传感器和换能器读数。在一些实现中，用户终端524可以能够查看和/或调节 每个流量计的当前模式(例如，学习模式、诊断模式等)。在一些实现中，用 户终端524可以能够查看和/或调节当前dP特性(例如，用以计算理论dP的 参数的关系)以及相关联的正被流量计使用的系数。在一些实现中，用户终端 524可以能够查看和/或调节被用于计算理论dP和/或dP阈值的其他系数(例 如，警报因素、警告因素、最大dP偏移量值、dP偏移量值限度、超速阈值、 学习成功所用的测量次数、完成学习的时间、所需的温度范围等)。在一些实现中，处理系统104可被封闭在与流量计102和/或进口室512 和出口室514相分离的外壳内。在如此的实现中，处理系统104可以用另一处 理系统104来替换。在一些实现中，处理系统104可被配置成允许替换处理系 统104内的传感器(例如，容量传感器108、温度传感器110、气体成分传感 器502等)和/或换能器(例如，管线压力换能器130、压差换能器132)。例 如，处理系统104可被配置成允许已经由用户终端524被通知压差换能器132 有问题的技术人员更换压差换能器132。
在一些实施例中，可使用数学模型来表征流量测量系统500中dP与一个 或多个其它参数(例如，流速、管线压力、温度、比重)之间的关系。数学模 型可包括可能与要对其实现该数学模型的流量计的特定尺寸和类型相关的系 数。数学模型还可包括用以创建模型的参数(例如，流速、管线压力、温度、 比重)的系数(在一些实现中，数学模型可包括多个系数)，其中系数可与对 其实现数学模型的流量计的特定尺寸和类型有关。在一些实施例中，系数可通 过测量在学习期过程中发生的各种压力和流速值组合在诸如约一年的时段上 习得。该学习期可被称为扩展学习期。
在一些实施例中，流量测量系统500可在学习期使用默认系数计算dP， 并在学习期已经消逝之后使用习得的系数计算dP。在其它实现中，流量测量 系统500可能没有可用的默认系数。在如此的实施例中，流量测量系统500可 进入快速学习期，在其间用以计算dP的系数在短时间(例如，约1小时、1 天、l周、l个月、3个月)内习得。若快速学习成功，则系统500可进入扩展 学习期，在其间，快速学习期中习得的系数可被用于故障和/或锁住检查。
在一些实施例中，快速学习期仅在预定数目的测量已被用于创建计算dP 的系数的情况下可被认为成功。在一些实现中，测量仅在测得温度在预定义范 围内和/或压力与先前读数相比没有大于阈值量的变化(例如，压力增加或减小 不超过10psi)时才可使用。若快速学习期被认为不成功且默认系数不可用， 则系统500可通过生成例如可视指示符消息、或经由COM端口 164进行传送 的数字维护请求消息来指示其不能够工作。
若快速学习期被使用，则扩展学习期可修改来自快速学习期的dP系数和/ 或其可独立于快速学习期系数创建新的dP系数。在一些实施例中，在学习期结束时，可将习得系数与默认值和/或快速习得值相比较以确定习得值是否应被 用于计算dP的后续值。例如，若在学习期结束时，习得系数值与默认值和/或 快速习得值相差较大，则可设置警报以指示习得值可能错误。在一些实施例中，
若习得值似乎错误，则流量测量系统500可继续使用默认系数值或快速习得系 数值进行dP计算。例如，若在学习期间流量计102中存在不正常工作，则流 量测量系统500可存储错误系数。
测得参数(例如，压力、温度、流速、和比重)的组合的范围可定义系数 值的多维数学"表面"。在一些实施例中，组合值的范围可被划分成更小的区 段，每个区可由单个系数值来表示。表示区段的系数值可通过将该区段内包括 的所有系数值做平均来计算。系数的总数可以是参数的数目以及每个参数的范 围数目的函数。例如，若存在压力、温度、流速、以及气体成分的两个范围， 则总共可有16区段和16个相对应的系数值(例如，2个流速范围乘以2个压 力范围乘以2个温度范围乘以2个气体成分范围等于16个区域)。
在一些实施例中，每个参数的范围数目可以在学习dP系数期间和/或之后 确定。在如此的实施例中，范围的确定可基于在学习期所取的读数的分布并且 可能有不等大小的分布。在其他实施例中，范围的数目可以是预定的。其他示
例可使用其他准则来为每个参数定义一个、两个、三个、四个、五个、10个、 20个或更多的范围。
在一些实现中，测得的压力、温度、流速、和/或气体成分值可被用于确 定使用习得系数值中的哪一个来计算理论dP。计算出的理论dP值可与由压差 换能器132测得的dP值相比较。在一些实施例中，可在测得的dP值与理论 dP值相差大于阈值量时生成警报和/或警告。在一些实施例中，测得的压差超 过阈值可能导致流量测量系统500设置可视指示器。在其他实施例中，测得的 压差超过阈值可能导致流量测量系统500设置可听警报。在其他实施例中，测 得的压差超过阈值可能导致流量测量系统500向另一基于处理器的设备传达经 数字编码的警报消息。在其他实施例中，测得的压差超过阈值可导致流量测量 系统500在显示器162上显示关于测得的压差超过阈值的消息。在一些实施例 中，测得的压差超过阈值可致动外部设备。例如，外部旁路阀可打开。在另一 示例中，与气体管线106对齐的闸阀可被关闭。
29图6A和6B分别示出了压差关于流速的示例预定和习得dP特性的曲线图 600和650。曲线图600和650提供可以习得并在随后用于在由流量测量系统 100、 400、或500测得的特定参数空间上进行自诊断监视的dP特性的简化描 绘。压差关于流速的预定和习得dP特性的示例的曲线图600和650在2007年 11月13日授予Hairston的美国专利No. 7，295，934中参照图2和7以及在2007 年10月11日由Hairston提交的美国专利申请S/N. 11/870,758中参照图2和7 进行了描述。
曲线图600和650中dP特性的描绘通过假设除流速之外其他可被用于计 算dP的任何参数(例如，温度、压力、比重)都为常数来简化。在用以计算 dP的参数(例如，流速、温度、压力、以及比重)中没有一个为常数的情况 下，可使用多维曲线图来描绘dP特性。例如，曲线图600和650可以是描绘 作为流速、温度、压力、以及比重的函数的dP的多维曲线图。
图6A示出了压差关于流速的示例dP和阈值的曲线图600。曲线图600 上所绘示例特性是预定dP特性605和习得dP特性610。预定dP特性605对 应于在例如安装流量测量系统100、 400、或500中任意一者之前确定的特性。 特别地，习得dP特性610对应于在快速和/或扩展学习期内确定的特性。预定 dP特性605和习得dP特性610可被存储在例如NVM 154中。
在一些实现中，预定dP特性605和习得dP特性610是相同的参数(例如， 压力、温度、流量、比重等)间关系定义的，但基于系数值有所差异。例如， 若预定dP特性605和习得dP特性610两者都是由等式dP二系数x压力x流量2x 比重x温度"定义的，则dP特性605和习得dP特性610将基于其各自的系数 值而有所不同。
在其它实现中，预定dP特性605和习得dP特性610可有不同的测得参数 (例如，压力、温度、流量、比重等)间关系来定义。预定dP特性605可根 据气体定律以及采用相同或类似流量计的实验室实验来得出。习得dP特性610 可使用在延长的时段上对气体管线使用流量计所收集到的流量计数据来获得。 例如，预定dP特性605可以由等式dP-系数x压力x流量、比重x温度'1定义， 而习得dP特性610可由等式dPz系数x压力x流量"x比重x温度—2定义。
曲线图600还描绘了预定dP特性阈值615和习得dP特性阈值620。预定
30dP特性阈值615对应于预定dP特性605。习得dP特性阈值620对应于习得 dP特性610。阈值615和620表示某一水平，在处理系统104分别使用预定特 性605或习得特性610时，压差换能器132的dP测量高于该水平将触发警报 或警告。在一些实现中，阈值615和620分别被确定为高于特性605和610某 一百分比。在其他实现中，阈值615和620分别被确定为高于特性605和610 一定量。
预定dP特性605和习得dP特性610——或者单独或者相协作地——可在 流量测量系统处于学习模式和/或诊断模式时被用于计算dP。在一个示例中， 当正在创建习得dP特性610时，预定dP特性605可被用于在学习模式期间计 算dP。在另一示例中，当创建未描绘的另一习得dP特性时，习得dP特性610 可被用于在学习模式期间计算dP。
在一些实现中，预定dP特性605和习得dP特性610各自可被定义为多个 不相重叠的区段，以使得每个区段独立于其他区段被定义。dP的计算可被过 滤到测得流速所落入的区段。例如，若习得dP特性610是由跨测得流速均匀 隔开的四个区段(0-29、 30-59、 60-89、 90-120)定义的且流速被测为44%, 则计算将被过滤为使用第二区段。
dP计算向预定dP特性605和/或习得dP特性610中对应于测得流速的区 段的过滤可类似地扩展到多个测得参数，如图3A-3C中的示图300、 340、和 370所示范的。示图300、 340、和370示范出如何可基于测得流量和压力将dP 计算过滤到诸如示图300中的K^的dP特性区段。在一些实现中，预定dP特 性605和习得dP特性610的区段是基于两个以上的测得参数(例如，压力、 温度、流量、比重等)。在如此的实现中，相应的示图300、 340、和370可以 是多维的，且可描绘dP计算基于多个测得参数的范围向dP特性区段的多维过 滤。
在示图600中，若习得dP特性610和习得dP特性阈值620正在被流量测 量系统中的一个所使用且在压差换能器132中测得的dP超过习得dP特性阈值 620的情况下，则处理器152可导致旁路阀402被打开。例如，若流速和dP 分别被测为80%和4，则可以打开旁路阀402，因为测得dP超过习得dP特性 阈值620 (在80%流速下阈值dP约为2.25)
31曲线图650描绘基于诸如655a-b等在学习期获取的多个测量来创建习得 dP特性610。习得dP特性610可被创建为最佳地拟合诸如测量655a-b等在学 习期由流量测量系统获取的压差和流速的测量。当正在学习期内获取测量 655a-b时，预定dP特性605和预定dP特性阈值615 (未在曲线图650中示出) 可被用来检查警报和警告。
在一些实现中，习得dP特性610可通过计算每个测量的系数值并在随后 将计算出的系数值相加到系数值的平均来以测量655a-b为依据。若对于习得 dP特性610存在多个区段，则可将计算出的系数相加到该测量(例如，655a) 所落在的区段的系数平均值。
习得dP特性610的区段可基于测量655a-b来创建和定义。在一个实现中， 区段可根据测量655a-b的分布动态地定义。例如，若为每6个测量655a-b定 义一个区段，则习得dP特性610的区段将近似为0-48%、 49-78%、 79-120%。
在另一实现中，区段的范围可以是预定义的，且一旦已经在范围内获取了 阈值数目的测量655a-b就可使用习得dP特性610的区段。例如，若预定义的 区段为0-19%、 20-39%、 40-59%、 60-79%、 80-99%、以及100-120%且区段 内测量的阈值数目为5，则仅有区段80-99%准备好以供使用，因为它是其范围 内唯一具有至少5个测量655a-b的区段。在如此的实例中，流量测量系统可使 用正在学习的dP特性610中80-99%的区段，对于所有其他范围使用预定义dP 特性605，并且对于测量数目小于5的每个区段继续学习。
在一些实现中， 一旦在一区段的测量数目已经达到测量的预定阈值数目， 就会发生从使用预定dP特性605到使用正在学习的dP特性610的区段的转换。 在一些实现中，可以一时间间隔对照测量的阈值数目来检査每个区段的测量 655a-b的数目以确定习得dP特性610中的哪些区段准备好以供使用。
图7是示出了流量测量系统的示例学习和诊断过程700的流程图。过程 700可被存储在NVM 154中并且可由处理器152执行。过程700通过测量参 数温度、压力、压差、流速、以及气体成分在步骤705开始。步骤705的测量 可由温度传感器110、容量传感器108、管线压力换能器130、压差换能器132、 和/或气体成分传感器502来进行。学习和诊断过程700的示例在2007年11 月13日授予Hairston的美国专利No.7，295,934中参照图5-6和在由Hairston
32于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N.ll/870,758中参照图5-6进行了 描述。
过程700随后在步骤710确定流速是否等于0。若流速等于0，则过程700 在步骤715执行如图8中所绘的对测得dP校正的确定程序。继在步骤715确 定对测得dP值的校正之后，过程700返回到步骤705以测量参数。若流速不 等于O，则过程700在步骤720校正测得dP值。测得dP值的校正在步骤720 可通过从dP偏移量减去在步骤705中测得的dP来确定。其中dP偏移量可以 在步骤705之前被初始化并在步骤715中进行调整。在步骤720被用来校正测 得dP的初始dP偏移量可以为O (例如，在步骤720之前未执行步骤715)。
在其中气体流量计为旋转式流量计的实现中，在步骤710确定流速是否等 于0可以通过确定流量计内的叶轮组在一时间段内是否已经旋转——即使是一 次满旋转的分数——来执行。若叶轮在该时段内还未旋转，则过程700确定流 速为0。
在一些实现中，确定叶轮是否已经旋转可以使用对于叶轮的每次旋转产生 多个磁脉冲的流量计来执行，例如包含德雷瑟集成微型校正器系列型号 IMC/W2的流量计。在如此的实现中，若在该时段内没有脉冲被寄存，则过程 700确定流量等于0。例如，使用对于叶轮的每次满旋转产生6个磁脉冲的流 量计，若在该时段内接收到一个脉冲，则过程700将确定流量不等于0。
步骤710可在其间确定叶轮是否已经旋转的时段可以被定义为步骤705 前一时刻到步骤705后一时刻的时间。在一些实现中，该时段可以是从在前参 数测量到后续参数测量的时间。例如，若参数每30秒测量一次且步骤705是 在时刻X执行的，则该时段可以为60秒，即从在前参数测量(X-30秒)到后 续参数测量(X+30秒)的时间。
在根据过程700执行的学习和诊断过程中，对是否存在零流量状况进行持 续监视准许过程700在步骤715调节用以校正测得dP的值——无论何时只要 在步骤710存在零流速状况。测得dP的校正可调节共模压力偏移量，该偏移 量可以被表征为压差换能器的不准确度。共模压力偏移量可以是在管线压力被 同时提供给压差换能器的两个输入时存在的静态压差误差。理想压差换能器将 具有等于0的共模压力偏移量而不论其他参数(例如，温度等)如何。共模压力偏移量可以当流速等于o时在压差读数中分离和检测出。压差换
能器的共模压力偏移量可随时间改变。为了对流量计102的寿命期内变化的共 模压力偏移量进行补偿，过程700准许通过执行步骤715——无论何时只要在 步骤710流量等于0——来对校正水平进行动态调节。
例如，压差换能器测得的平均压差可约为2-3英寸水柱(inWC)。共模 压力偏移量可以为1-1.5 inWC。给定共模压力偏移量可占测得dP的较大百分 比，应调整测得dP以虑及共模压力偏移量从而确保不产生错误警报和/或警告。 尽管应考虑关于所有压差换能器的共模压力偏移量，但使用具有更高分辨率的 压差换能器对于准确确定共模压力偏移量而言是较优的。例如，诸如德雷瑟测 量专业传感器DP86-001D和DP86-005D等分别具有0.001或0.0005 inWC的 分辨率的压差换能器可以充分地准确度确定共模压力偏移量。
过程700随后在步骤725确定流速是否大于超速阈值。步骤725可被用于 确定通过流量计的流量是否正以足够快到损坏和/或降低流量计102的准确度 的速度移动。超速阈值可以是预定值和/或习得值。若流量大于超速阈值，则过 程700在步骤730产生超速故障警告。在步骤730产生超速故障警告可涉及通 过数字信号导线404向诸如旁路阀402等流量计外部的流体控制元件发送电子 消息。在步骤730，过程700返回到步骤705以测量参数。在一些实现中，过 程700中的气量计诊断可在步骤730之后结束。
若在步骤725流量不大于超速阈值，则过程700在步骤735确定是否预定 dP特性被选择用于诊断程序。步骤735中引用的预定dP特性可以是示图600 和650中描述的预定dP特性。预定dP特性的选择可在步骤705之前的时刻(例 如，默认设置)发生，或者可在之后(例如，经由COM端口 164的用户选择、 处理器在过程执行之后的选择等)发生。若预定dP特性被选择，则过程700 在740执行如图9所绘的预定dP特性程序。在步骤740之后，过程700返回 到步骤705以测量参数。
若预定dP特性未被选择，则过程700在步骤745确定学习模式是否失败。 学习模式可以由例如流量测量系统100、 400、或500来进行以创建诸如习得 dP特性610的习得dP特性。若学习模式失败，则过程700在步骤750确定流 量测量系统是否具有针对流量计102的预定dP特性，诸如预定dP特性605。
34若具有预定dP特性，则过程700在步骤740执行预定dP特性程序。若没有预 定dP特性，则过程700结束——该流量测量系统没有能力基于流量计102的 dP确定警告和警报。
若学习模式没有失败，则过程700在步骤755确定学习模式是否完成。若 学习模式未完成，则过程700在步骤760执行如图10中所绘的学习模式程序。 在步骤760之后，过程700返回到步骤705以测量参数。若学习模式完成，则 过程700在步骤765执行如图11中所绘的诊断程序。在步骤765之后，过程 700返回到步骤705以测量参数。
在一些实现中，过程700在返回到步骤705之后将推迟测量参数一预定时 间间隔。例如，在从步骤765返回到步骤705之后，过程700可在测量参数之 前等待30秒。在步骤705测量参数之前延迟的时间量可根据流量测量系统的 当前模式(例如，学习模式)改变。在一些实现中，时间间隔是预定义的出厂 设置。在其它实现中，时间间隔是经由COM端口 164从流量测量系统100、 400、或500外部的源接收的。在其他实现中，预定义和/或接收到的时间间隔 可由处理器152进行调整，该调整是基于流量测量系统100、 400、或500的当 前操作状况。
例如，若在一长期时段内经校正的dP都落在与习得dP特性610的恰当区 段相对应的习得dP特性阈值620内，则参数测量之间的时间间隔可被延长。 相反，若测得dP在dP特性阈值620附近，则测量之间的时间间隔可被縮短。 作为另一示例，时间间隔可基于来自电源144的当前供电来延长或縮短。若检 测到低电力，则时间间隔可被延长。相反，若检测到高电力，则时间间隔可被 縮短。
在其它实现中，过程700将无延迟地在步骤705连续测量参数。 图8是示出了对测得dP的校正的示例确定过程800的流程图，该过程用 以确定压差换能器中132的dP测量应对照其进行偏移的校正值。过程800可 在经过流量计102的流量为0时从步骤715执行。过程800确定的dP偏移量 值可被用于在步骤720中校正dP值。dP零偏移量过程800的示例在2007年 11月13日授予Hairston的美国专利No.7，295,934中参照图3和在由Hairston 于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N.11/870,758中参照图3进行了描述。
过程800在步骤805通过确定流量计102是否被设为允许校正测得dP来 开始。在一些实现中，流量测量系统100、 400、或500最初被配置成不允许校 正测得dP。在其他实现中，流量测量系统100、 400、或500经由COM端口 164接收不允许校正测得dP的指令。若不准许流量计102对测得dP进行校正， 则dP偏移量在步骤810被设为0。在步骤810之后，过程800结束。
若准许流量计102对测得dP进行校正，则过程800在步骤810确定测得 dP是否大于最大允许dP偏移量。若测得dP不大于最大允许dP偏移量，则在 步骤820测得dP变为dP偏移量——即dP偏移量被设为等于测得dP。在步骤 820之后，过程800结束。
若测得dP大于最大允许dP偏移量，则过程800在步骤825将最大允许 dP偏移量作为dP偏移量值——即dP偏移量被设为等于最大允许dP偏移量。 在步骤825之后，过程800在步骤830确定测得dP是否大于在零流量状况下 的dP值限度。测得dP大于零流量状况下的dP值限度可指示流量测量系统有 问题。特别地，该问题可能出在压差换能器132。
在一些实现中，零流量状况下的dP值限度是存储在NVM 154中的出厂 预定值。在其他实现中，零流量状况下的dP值限度由流量测量系统从外部源 接收。在其他实现中，零流量状况下的dP值限度可以是流量测量系统习得的 值并且可基于预定值和/或接收到的值。
若测得dP不大于零流量状况下的dP值限度，则过程800结束。若测得 dP大于零流量状况下的dP值限度，则过程800在步骤835生成dP零故障警 告。警告可指示压差换能器132具有系统差错。在步骤835产生dP零故障警 告可涉及通过数字信号导线404向诸如旁路阀402等流量计外部的流体控制元 件发送电子消息。在步骤835，过程800结束。
图9是示出了使用预定的dP特性来检査流量计102中是否存在警告和警 报状况的示例过程900的流程图。警告可指示关于流量计102的可能需要即刻 注意的问题，诸如流量计102锁住。警报可指示流量计102性能的退化并且可 信号指示流量计102在不远的将来应被更换。过程900可从过程700的步骤740 执行。使用预定dP特性检查警告和警报状况的存在与否的过程900的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7,295,934中参照图6和在由 Hairston于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N.l 1/870,758中参照图6 进行了描述。
过程900在步骤905通过检索预定dP特性中与在步骤705中测得的参数 (例如，压力、温度、流量、比重)相关联的区段开始。例如，若有预定dP 特性的16个区段(例如，每个参数的范围被分为两个区段，则区段的总数等 于24 (区段数目a参数数目))，则将检索所有测得参数落入其中的一个区段。 在一些实现中，预定dP特性可能不是由区段组成。在如此的实现中，检索整 个dP特性。检索可涉及检索dP系数和/或dP参数间的关系(例如，用于基于 参数计算dP的等式)。
在检索区段之后，过程900在步骤910执行如图14所示的警告检查程序。 接着，过程卯0确定在步骤910执行期间是否已生成警告。若已生成警告，则 过程900结束。生成警告可涉及通过数字信号导线404发送电子消息以致动诸 如旁路阀402等流量计外部的流体控制元件。若还未生成警告，则过程900在 步骤920执行如图15所示的警报检查程序。在执行警报检查程序后，过程900
结束o
图10是示出了示例dP特性学习过程1000的流程图。过程1000可从过程 700的步骤760执行。过程1000可体现快速学习模式和扩展学习模式两者以供 流量测量系统执行。过程1000可被存储在NVM 154中并在处理器152上执行。 dP特性学习过程1000的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利 No.7，295，934中参照图8A和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国专 利申请S/N.11/870,758中参照图8A进行了描述。
过程1000在步骤1005通过确定是否存在流量计102的预定dP特性开始。 若没有诸如预定dP特性605等流量计102的预定dP特性，则过程1000在步 骤1010确定快速学习模式是否已经成功完成。快速学习模式可在不存在预定 dP特性时用来为流量计102快速地生成dP特性(例如，在30天的时间段上)。
若快速学习模式还未成功完成，则过程1000在步骤1015确定是否已经获 取了足够的测量以使得习得dP特性能在快速学习模式期间被用于警告检查。 在步骤1015，过程1000进入快速学习模式。快速学习模式过程的示例实现在步骤1015-1035中绘出。若己经获取了足够数目的测量以使得能够创建诸如习 得特性610等习得dP特性，则步骤1015准许对流量计102进行警告检查(步 骤1020-1030)。在步骤1015所要求的测量数目可以是预定出厂设置和/或例 如经由COM端口 64从流量测量系统外部的源接收到的设置。
在一些实现中，步骤1015将独立地处理习得dP特性的区段。在如此的实 现中，步骤1015可在针对习得dP特性中与测得参数相关联的区段已经有足够 测量时准许警告检査。
若还未为流量计102获取足够测量，则过程1000将在步骤1035执行如图 12所示的快速学习程序。通过从步骤1015行进到1035，过程1000准许快速 学习模式采集习得dP特性的测量而不进行警告检查。
若在步骤1015已为流量计102获取了足够的测量，则过程1000在步骤 1020检索dP特性中与测得参数相关联的区段。习得dP特性是由快速学习模 式生成的dP特性。接着，过程1000在步骤1025执行如图14所示的警告检查 程序。过程1000随后在步骤1030确定是否已生成警告。若已生成警告，则过 程1000结束。生成警告可涉及通过数字信号导线404向诸如旁路阀402等流 量计外部的流体控制元件发送电子消息。若还未生成警告，则过程1000在步 骤1035执行如图12所示的快速学习程序。继在步骤1035执行快速学习程序 之后，过程1000结束。
若存在流量计102的预定dP特性(步骤1005)和/或快速学习模式已经成 功完成(步骤1010)，则过程1000可进入扩展学习期(步骤1040-1060)。 扩展学习期可根据在延长的时段上(例如，12个月)测得的参数产生诸如习得 特性610的习得dP特性。
在步骤1005，若存在诸如预定dP特性605等流量计102的预定dP特性， 则过程1000在步骤1040检索预定dP特性中与测得参数相关联的区段。
在步骤1010，若快速学习模式已经成功完成，则过程1000在步骤1040 检索习得dP特性中与测得参数相关联的区段。在步骤1040所用的习得dP特 性是由快速学习模式生成的习得dP特性。
在检索区段之后，过程1000在步骤1045执行如图14所示的警告检查程 序。接着，过程1000在步骤1050确定是否己生成警告。若已生成警告，则过程1000结束。生成警告可涉及通过数字信号导线404向诸如旁路阀402等流 量计外部的流体控制元件发送电子消息。若还未生成警告，则过程1000在步 骤1060执行如图13所示的扩展学习程序。继在步骤1060执行扩展学习程序 之后，过程1000结束。
在一些实现中，即使预定dP特性存在也可进行快速学习模式。在如此的 实现中，预定dP特性可被用于检査警告和/或警报。在步骤1040，预定和习得 dP特性可被组合和/或协同用于执行扩展学习模式。
图11是示出了确定对于流量计102是否存在警告或警报状况的示例诊断 过程1100的流程图。过程1100从过程700的步骤765执行。过程1100可在 快速或扩展学习模式已经成功完成之后使用诸如习得dP特性610的习得dP特 性来执行。诊断过程1100的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专 利No.7,295,934中参照图4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国 专利申请S/N. 11/870,758中参照图4进行了描述。
过程1100在步骤1105通过检索习得dP特性中与测得参数相关联的区段 开始。接着，过程1100在步骤1110执行如图14所示的警告检查程序。随后， 过程1100在步骤1115确定是否已生成警告。若已生成警告，则过程1100结 束。生成警告可涉及通过数字信号导线404向诸如旁路阀402等流量计外部的 流体控制元件发送电子消息。若还未生成警告，则过程1100在步骤1120执行 如图15所示的警报检査程序。在步骤1120之后，过程1100结束。
图12是描绘在较短时段(例如，30天)上生成诸如习得dP特性610等 流量计102的习得dP特性的示例快速学习过程1200的流程图，对于流量计 102而言可能没有预先存在的dP特性。过程1200可从过程1000的步骤1035 执行。过程1200在步骤1205通过确定是否已经流逝快速学习时段来开始。快 速学习时段可以是诸如一天、 一周、或一个月的较短时段。
若快速学习时段还未流逝，则过程1200在步骤1210确定测得温度是否在 所需的温度范围内。步骤1210可被用于基于所需的温度范围来过滤将被用于 创建习得dP特性的测量。若测得温度在所需范围之外，则过程1200结束并且 测得参数未包括在习得dP特性之中。
若测得温度在所需范围内，则过程1200在步骤1215确定本测量与先前测量之间的流量的改变是否大于流速的最大容许改变。向上或向下的较大流量改 变可能指示流量计102中的反常状况。在反常状况期间的测量包括在习得dP
特性的计算中是不希望的。若流量改变大于最大容许改变，则过程1200结束 且该测量不被包括在习得dP特性中。
也可向流量计测量应用其他过滤技术。例如，可以仅使用落在所需压力范 围和/或比重范围内的测量来创建习得dP特性。
若流量改变不大于最大容许改变，则过程1200在步骤1220基于测得参数 计算系数以用于创建学习dP特性。例如，dP特性的系数可以用以下参数测量 来计算系数^dPx温度)/(压力x流量、比重)。
继在步骤1220确定系数之后，过程1200在步骤1225调整或创建习得dP 特性中与该测得参数相关联的区段，其中调整/创建是基于计算出的系数。若该 区段已经存在则在步骤1225执行调整。若该区段已不存在则执行创建。在一 些实现中，调整可包括将计算出的系数与该区段的其他系数作平均。
在调整/创建区段之后，过程1200在步骤1230递增区段和习得dP特性的 计数器，计数器指示要考虑的测量的数目。在递增计数器之后，过程1200结 束。
若快速学习时段已经流逝，则过程1200在步骤1235确定区段和/或习得 dP特性计数器是否大于最小采样大小。最小采样大小可以是用于创建习得dP 特性的最小测量数目。在一些实现中，步骤1235仅针对习得dP特性执行。若 习得dP特性计数器大于最小采样大小，则过程1200在步骤1240指示快速学 习模式己经成功完成。
在其他实现中，步骤1235通过将每个区段的计数器与最小采样大小相比 较来针对每个区段执行。具有大于最小采样大小的计数器的每个区段可在步骤 1240被指示为已成功完成。在其他实现中，对习得dP特性和习得dP特性的 区段执行步骤1235。继在步骤1240指示成功之后，过程1200结束。
若区段和/或习得dP特性计数器大于最小采样大小，则过程1200行进到 步骤1245以确定区段和/或习得dP特性计数器是否大于最小置信度指标。最 小置信度指标可以是为了使结果习得dP特性和/或习得dP特性区段将有置信 度而在该时段内所获取的最小测量数目。若区段和/或习得dP特性计数器大于最小置信度指标，则过程1200在步 骤1250设置区段和/或习得dP特性的置信度水平。在一个实施例中，置信度 水平可以基于计数器高于最小采样大小的百分比。在另一实施例中，置信度水 平可以基于与区段/习得dP特性计数器的大小相对应的预定置信度水平。
在一些实施例中，置信度水平可被用于确定诸如习得dP阈值620等习得 dP阈值。例如，若在步骤1250为习得dP阈值设置的置信度水平较低，则结 果习得dP阈值可能大于(例如，阈值与特性之间的更大差异)在置信度水平 较高的情况下——关于警告或警报是否被正确触发将具有较小的不确定性从 而能够较优地提供更大的误差余量——所应有的值。
在一些实施例中，区段之间置信度水平的比较可被用于从具有高置信度水 平的区段外插出具有低置信度水平的区段的系数和/或参数关联。这可被用于填 充区段之间的间隙。在另一实施例中，置信度水平可被用来指示在快速学习和 /或扩展学习期己经到期之后是否应对区段和/或习得dP特性进行补充学习。
继在步骤1250设置置信度水平之后，过程1200指示成功针对区段和/或 dP学习特性完成快速学习模式。在指示成功之后，过程1200结束。
若区段和/或习得dP特性计数器不大于最小置信度指标，则过程1200在 步骤1255指示学习模式失败。可针对习得dP特性和/或该习得dP特性的区段 提供该指示。若区段到达步骤1255，则过程1200可尝试通过从习得dP特性 的其他区段外插出所失败的区段来避免指示该区段已失败。若外插成功，则在 步骤1240指示成功完成以替代在步骤1255指示学习失败。继在步骤1255指 示学习模式失败之后，过程1200结束。
图13是描绘了创建习得dP特性的示例扩展学习过程1300的流程图。过 程1300可从过程1000的步骤1060执行。过程1300在步骤1305通过确定扩 展学习期是否已经到期来开始。步骤1305在快速学习期方面类似于步骤1205。 然而，扩展学习期可超过快速学习期。在一些实现中，扩展学习期可超过快速 学习期固定量的时间(例如，扩展学习期比快速学习期长12个月)。在一些 实现中，扩展学习期可超过快速学习期一定系数(例如，扩展学习期是快速学 习期的两倍长，扩展学习期是快速学习期的一百倍长)。
例如，若该系数是12且快速学习期是1个月，则扩展学习期将为12个月。
41该系数的大小可取决于流量计和/或在快速学习期内接收到的测量的质量。扩展
学习过程1300的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7,295,934中参照图8A和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N. 11/870,758中参照图8A进行了描述。
若扩展学习时段还未到期，则过程1300在步骤1310确定测得温度是否在所希望的温度范围内。类似于步骤1210，步骤1310可用于过滤包括在习得dP特性中的参数测量。若测得温度不在所需范围内，则过程1300结束。
若测得温度在所需范围内，则过程1300在步骤1315确定当前测量与先前测量之间的流量改变是否大于最大允许改变。类似于步骤1215，步骤1315可用于过滤掉可能在流量计102处于反常情况下时所获取的测量。若流量改变大于最大允许改变，则过程1300结束。
若流量改变不大于最大容许改变，则过程1300在步骤1320基于测得参数计算系数以用于创建学习dP特性。类似于步骤1220，步骤1320可计算习得dP特性的系数值、流量计102基于另一参数的特性的系数值、和/或参数间的关系。
在计算出系数之后，过程1300在步骤1325检索习得dP模型中与测得参数相关联的区段。过程1300随后在步骤1330使用计算出的系数调整区段并保存经调整的区段。步骤1330中的调整可类似于参照步骤1225所述的调整。接着，过程1300在步骤1335递增区段和学习dP特性的计数器。计数器指示在创建习得dP特性时虑及的测量数目。继在步骤1335递增计数器之后，过程1300结束。
若在步骤1305扩展学习时段己经到期，则过程1300在步骤1340确定区段和/或特性计数器是否大于习得dP特性的最小采样大小。类似于步骤1235，可单独为习得dP特性、为习得dP特性的每个区段、和/或为连同其区段的习得dP特性确定在步骤1340进行。
若区段和/或特性计数器大于最小釆样大小，则过程1300在步骤1345指示对于区段和/或习得dP特性而言学习模式是成功的。在一些实现中，步骤1250相类似，步骤1345还可涉及基于计数器设置区段和/或习得dP特性的置信度水平。在步骤1345，过程1300结束。
42若区段和/或特性计数器不大于最小采样大小，则过程1300在步骤1350指示对于区段和/或习得dP特性而言学习模式失败。若在步骤1340确定区段的计数器不大于最小采样大小，则过程1300可从具有超过最小采样大小的相应计数器的其他区段外插出该区段，类似于步骤1255。在步骤1350，过程1300
结束o
图14是示出了确定流量计中是否存在锁住或故障警告状况的示例警告检査过程1400的流程图。警告状况指示流量计102需要及时维护。锁住警告状况可以是这样一种状况其中尽管气体管线106包含原本能流过流量计102——要不是锁住状况的话——的气体，但流量计102具有可忽略的流速。故障警告状况可以是这样一种状况其中尽管仍有流量但流量计102存在问题(例如，叶轮损坏、轴承损坏)需要即刻维护。过程1400可从步骤910、 1025、1045、和1110执行。警告检查过程1400的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7，295,934中参照图4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N. 11/870,758中参照图4进行了描述。
过程1400在步骤1405通过确定测得流量是否小于流量计102的最小允许流量而开始。若流量小于最小允许流量，则过程1400在步骤1410进入锁住检査程序。在步骤1410，过程1400将检索到的区段替换为习得/预定dP特性中使用最小允许流量测得参数的另一区段。检索到的区段对应于在步骤905、1020、 1040、和1105中检索到的区段(每个步骤都在执行过程1400前一刻分别在步骤910、 1025、 1045、和1110执行)。从其生成该检索出的区段的dP特性应被用于提供替换区段。使用步骤1405中指定的最小允许流速代替测得流速，步骤1410从恰当的dP特性检索替换区段。
接着，过程1400在步骤1415使用替换区段和测得参数计算理论dP。例如，若替换区段具有系数C，则区段的等式为dP-系数x压力x流量、比重x温度"，且将使用的参数的值为P (测得压力)、Q (最小允许流量)、SG (测得比重)、以及T (测得温度)，则理论dP-CxPxQ2xSGxT—1。计算出的理论dP可对应于例如沿习得dP特性610表示的值。
过程1400随后计算锁住dP阈值。锁住dP阈值可对应于例如沿习得dP特性阈值620表示的值。锁住dP阈值可以通过将理论dP乘以锁住因子来确定。在一些实现中，锁住因子是预定因子。在其他实现中，锁住因子是流量测量系统习得的。
接着，过程1400在步骤1425确定压差换能器132中测得的dP值是否大于锁住dP阈值。若测得dP不大于锁住dP阈值，则过程1400结束。若测得dP大于锁住dP阈值，则过程1400在步骤1430确定其中测得dP大于锁住dP阈值的顺序测量的数目是否超过警告大小。若其中测得dP大于锁住dP阈值的连续测量的数目未超过警告大小，则不生成警告且过程1400结束。若其中测得dP大于锁住dP阈值的连续测量的数目超过警告大小，则在步骤1435已生成锁住警告。
在生成锁住警告之后，过程1400在步骤1440确定流量测量系统是否被配置成控制诸如旁路阀402等外部设备。若流量测量系统被配置成控制外部设备，则过程1400在步骤1445对外部设备执行控制功能，诸如打开旁路阀402。在执行控制功能之后，过程1400结束。若流量测量系统未被配置成控制外部设备，则过程1400结束。
若在步骤1405测得流量不小于最小允许流量，则过程1400使用检索到的区段(在步骤905、 1020、 1040、或1105检索到的来自预定和/习得dP特性的区段)和测得参数计算理论dP，类似于步骤1415。然后，过程1400在步骤1455计算故障dP阈值。类似于步骤1420，故障dP阈值可通过将理论dP乘以故障因子来计算。在一些实现中，故障因子是预定的。在其他实现中，故障因子是流量测量系统习得的。
在计算出故障dP阈值之后，过程1400在步骤1460确定压差换能器132中测得的dP是否大于故障dP阈值。若测得dP不大于故障dP阈值，则不生成故障警告且过程1400结束。若测得dP大于故障dP阈值，则过程1400在步骤1465确定其中测得dP大于故障dP阈值的连续测量的数目是否超过警告大小，类似于步骤1430。若连续测量的数目不超过警告大小，则不生成故障警告且过程1400结束。若连续测量的数目超过警告大小，则过程1400在步骤1470生成故障警告。继在步骤1470生成故障警告之后，过程1400结束。
在一些实现中，过程1400可继在步骤1470生成故障警告之后执行步骤1440和1445。另外，在一些实现中，步骤1435和1470中警告的生成包括在显示器162中显示关于警告的消息。在其他实现中，步骤1435和1470中警告的生成包括将生成的警告传达给流量测量系统外部的源。在其他实现中，步骤1435和1470中警告的生成包括通过数字信号导线404将数字信号发送到诸如灯等外部通信元件。在其他实现中，步骤1435和1470中警告的生成包括通过数字信号导线404将数字信号发送到诸如旁路阀402等流量计外部的流体控制元件。
图15是示出了生成警报的示例警报检查过程1500的流程图。警报可对应于流量计102性能的退化，虽然其可能不要求即刻维护，但可能需要在不远的将来对流量计102进行更换和/或维修(例如，维护)。过程1500可从步骤920和1120执行。过程1500始于在步骤1505通过使用检索到的函数区段(在步骤905或1105中检索到)和测得参数计算理想dP，类似于步骤1415和1450。警报检査过程1500的示例在2007年11月13日授予Hairston的美国专利No.7,295,934中参照图4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美国专利申请S/N. 11/870,758中参照图4进行了描述。
类似于步骤1420和1455，过程1500随后在步骤1510计算警告dP阈值。警报dP阈值可通过将理论dP值乘以警报因子来计算。在一些实现中，警报因子是预定的。在其他实现中，警报因子是流量测量系统习得的。
在计算出警报dP阈值之后，过程1500在步骤1515确定压差换能器132中测得的dP是否大于警报dP阈值。若测得dP不大于警报dP阈值，则不生成警报告且过程1500结束。若测得dP大于警报dP阈值，则过程1500在步骤1520确定其中测得dP大于警报dP阈值的连续测量的数目是否超过警报大小，类似于步骤1430和1465。若连续测量的数目不超过警报大小，则不生成警报且过程1500结束。若连续测量的数目超过警报大小，则过程1500在步骤1525生成警报。继在步骤1525生成警报之后，过程1500结束。
另外，在一些实现中，步骤1525中警报的生成包括在显示器162中显示关于警报的消息。在其他实现中，步骤1525中警报的生成包括将生成的警报传达给流量测量系统外部的源。在其他实现中，步骤1525中警报的生成包括通过数字信号导线404将数字信号发送到诸如灯等外部通信元件。在其他实现中，步骤1525中警报的生成包括通过数字信号导线404将数字信号发送到诸如旁路阀402等流量计外部的流体控制元件。
图16是示出了用以检索和/或调节dP特性的区段的示例过程1600的流程图。过程1600可在过程700-1500当中执行一一无论何时只要检索或调整区段。例如，过程1600可从步骤1325 (检索区段)和1330 (调整区段)执行。过程1600可由处理器152执行且可被存储在NVM 154内。
过程1600在步骤1605通过接收检索或调整dP特性的区段的请求而开始。在步骤1605接收到的请求可包括测得参数和/或dP特性区段的系数。接着，过程1600在步骤1610确定该dP特性的各区段的边界。过程1600随后在步骤1615根据确定的区段边界检索dP特性中与接收到的请求相对应的区段。在检索到区段之后，过程1600在步骤1620确定该请求是否要调整dP特性的该区段。若请求不要调整区段，则过程1600在步骤1625检索该被检索到的区段的计数器，在步骤1630返回区段和计数器，并随后结束。
若在步骤1620请求要调整区段，则在步骤1640过程1600根据接收到的dP系数调整该被检索到的区段以使得该被检索到的区段与和其相邻的区段之间的交集不超过交集阈值。步骤1640可被用于调整dP特性的区段以使得在各区段之间有光滑过渡。若没有在相邻区段之间的过渡方面对区段进行调整，则有可能在区段过渡任一侧上的相似参数测量将产生迥异的结果。例如，在其中没有关于相邻区段的过渡对区段进行调整的系统中，过渡的一侧上的参数测量可在过程1400和1500中注册为落在警告和警报dP阈值内。然而，该过渡的另一侧上的参数测量——即使其几乎与第一测量相同——可能在过程1400中超过警告dP阈值。
在调整检索到的区段之后，过程1600在步骤1645保存经调节的区段并递增该区段的置信度计数器。在步骤1645，过程1600结束。置信度计数器可对应于已被用于生成dP特性的区段的测量数目。置信度计数器可以是区段在准确地描绘流量计102的dP特性方面的可靠性的量化指标。
在一些实现中，当在步骤1415、 1450、和1505计算理论dP时考虑置信度计数器。例如，区段的置信度计数器可以被表示为百分比(例如，80%)。随后可通过从习得dP特性(例如，0.8x理论dP)和预定dP特性(0.2x理论dP)进行加权和计算来确定理论dP。在计算锁住dP阈值(步骤1420)、故障dP
46阈值(步骤1455)、和/或警报dP阈值(步骤1510)时还可以类似方式虑及 置信度计数器。
尽管已参照附图描述了各实施例，但其它实施例也是可能的。例如，与 dP特性的区段相关联的系数值可包括为落在这些区段的参数的定义范围内的 测得参数计算的系数的平均。对于多维度参数空间可能例如定义有2、 5、 7、 9、 11、 15、 20、 25、 40、 60、 100、 200、 300、 500、 600、 1000、或更多区段。 与每个区段相关联的是测得参数间的预定物理关系。 一般而言，每个区段中的 预定物理关系将dP定义为计算出的系数的函数乘以诸如气体温度、管线压力、 通过流量计的气体流速、以及气体比重的预定函数。
在一些实施例中，管线压力换能器可被包括在包括dP传感器的压力传感 器模块中。例如，两个压力传感器可被用于将进口压力信号和出口压力信号提 供给计算压差的处理器模块。两个压力信号中的一个或这两者的平均可被用于 测量管线压力。在一些其它实施例中，单独的dP传感器协同单独的管线压力 传感器一起使用。
鉴于以下说明性示例可理解各种实现。在该示例中，在现场应用中安装的 流量计可能没有用预定dP特性编程。在如此的情形中，流量测量系统可被配 置成进入快速学习模式以便生成流量计102的dP特性从而检查警告和警报。 在该示例中，当流量测量系统处于快速学习模式时，参数每30秒测量一次。 测得参数可包括温度、流速、压力、压差、以及可由气体成分传感器502测量 的比重。在该示例中，若测得温度不在所需范围内和/或测得流速变化太过剧烈 从而不能包括在习得dP特性中，则将该测量滤除。在该示例中，未被滤除的 参数测量随后被用来生成习得dP特性。
此外在该示例中，测量被用来通过从测得参数确定系数来生成习得dP特 性。系数可使用以下等式计算系数=^ ><温度)/(压力><流量2><比重)。 一旦 在该示例中计算出系数，则将系数平均化为习得dP特性中对应于该测得参数 的区段上的系数值。习得dP特性可包括多个区段，其中每个区段由一定范围 的参数值分界。在该示例中，习得dP特性包括由各自被分为两个不重叠的范 围的每个参数定义的16个区段。在该示例中，16个区段之一对应于测得参数 值(例如，所有测得参数都落在一个区段的边界内)。此外在该示例中，计算
47出的系数被平均化为一个相应区段的系数值且对应于该区段的计数器被递增。 此外该示例中，在每次测量之后，系统检査是否任意区段的计数器超过采 样大小。 一旦已在该区段中确定有釆样大小，则在仍继续快速学习模式的同时 当参数落在该区段内时，系统可使用该区段来检查警告。在该示例中，在分配
用于快速学习模式的30天中的IO天之后，16个区段的IO个已经超过测量的 采样大小数目。这意味着对于这10个区段，快速学习模式针对落在这10个区 段内的测量进行警告检查。然而，对于该示例中落在其他6个区段内的测量， 不进行警告检査。
此外在该示例中，在30天己经到期之后，系统确定快速学习模式成功—— 即用以创建习得dP特性的区段的测量数目超过阈值。系统随后可将具有高计 数器值的区段中存储的系数值外插至具有低计数器值的区段。在此完成之后， 流量测量系统可进入扩展学习模式，其间可以与在快速学习模式期间相同的方 式获取测量并将其平均化到习得dP特性中。此外，在扩展学习模式期间，习 得dP特性可被用于检査其所有区段上的警告。在该示例中，警告检查根据各 区段的相应计数器的值将来自区段的系数加权。具有高计数器的区段相比于具 有低计数器值的区段可被分配关于测量的较少误差余量。
此外在该示例中， 一旦在例如12个月后完成扩展学习期且确定足够数目 的测量被用来创建习得dP，则流量测量系统进入诊断模式。该示例中在该诊 断模式下，使用习得dP特性每30秒钟对流量计检查一次警告和警报。在该示 例中，流量计通过测量参数(包括dP)、确定16个习得dP特性区段中哪一 个与测得参数(包括测得dP)相对应、计算和/或检索对应该区段的警告和警 报阈值、以及将测得dP与该区段的阈值相比较来检查警告和警报。在该示例 中，当测得dP值超过警告或警报阈值中的至少之一时检测到警告和/或警报。
该示例中当检测到警告时，系统通过数字信号导线向旁路阀发送数字信号 以指示旁路阀打开。此外，在该示例中，当检测到警告时，向基于计算机的监 视系统传送电子消息以向技术人员指示该警告。技术人员能够査看参数测量历 史、理论dP计算、以及所使用的习得dP特性。根据此信息，技术人员能够确 定警告是否出错、是否必须更换dP换能器、是否应更换处理系统、和/或是否 应更换流量计。此外在该示例中，若技术人员确定警告出错，则技术人员可调整流量计所 用的dP特性。该调整可涉及调整定义参数间关系的数学模型(例如，将流速 在用以计算理论dP的等式中的使用从流量"改为流量".5)和/或调整习得系 数。技术人员还可调整处理系统所用的部分或全部固定系数，诸如警告和警报 阈值。
在各种实施例中，自适应可包括其他特征和能力。例如， 一些系统可以被 实现为计算机系统。例如，各种实现可以在电子电路中、或在计算机硬件、固 件、软件中、或在它们的组合中实现。装置可以以确实体现于诸如机器可读存 储设备或数据存储等信息载体中的供可编程处理器执行的计算机程序产品实 现，以及方法可由执行指令程序以通过操作输入数据并生成输出来执行功能的 可编程处理器来执行。软件可结合多线程或并行操作以改善系统的吞吐量。可 在可编程系统上执行的一个或多个计算机程序可包括耦合至数据存储系统以 从/向其接收和传送数据及指令的至少一个可编程处理器、至少一个输入设备、
以及至少一个输出设备。计算机程序是可直接或间接在计算机中用来执行特定 活动或带来特定结果的指令集。计算机程序可以任何形式的编程语言——包括 编译和解释语言—编写，并且可以任何形式被采用，包括作为单机程序或作
为适于在计算环境中使用的模块、组件、子例程、或其它单元来采用。
用于执行指令程序的适当处理器包括作为示例的通用和专用微处理器两 者，以及任意种类的计算机的单处理器或多处理器中的一个。 一般而言，处理 器将从只读存储器或随机存取存储器或两者中接收指令和数据。计算机的元件 包括用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。 一般 而言，计算机还将包括用于存储数据文件的一个或多个海量存储器件或操作性 地耦合以与其通信；这些器件包括诸如内部硬盘和可移动盘等磁盘、磁光盘、 以及光盘。适于确切地体现计算机程序指令和数据的存储器件包括所有形式的 非易失性存储器，作为示例，包括诸如EPROM、 EEPROM和闪存器件等半导 体存储器件，诸如内部硬盘或可移动盘等磁盘，磁光盘、以及CD-ROM和 DVD-ROM盘。处理器和存储器可用ASIC (专用集成电路)来补充或纳入其 中。
为了提供与用户的交互，各种实施例可在具有诸如CRT (阴极射线管)或LCD (液晶显示器)监视器等用于向监视流量计状态的用户显示信息的显示 设备的计算机上实现。键盘和诸如鼠标或轨迹球等定点设备可被用户用来向计 算机提供输入。例如，维修技术人员可从安装在设施中的数个流量计的每一个 接收状态信息，接收到的信息包括显示在技术人员所携带的手持式显示设备上 的流量计自诊断信息。技术人员可操作该手持式设备以基于来自每台流量计关 于习得基线dP特性的测得dP信息来核实所有流量计都工作良好。
计算机系统可被实现为分布式计算系统，且可包括客户机和服务器。客户 机和服务器一般彼此远离且通常通过网络交互。客户机与服务器的关系通过在 各自计算机上运行的计算机程序而引起并彼此具有客户机-服务器关系。例如， 流量计可通过向服务器传送关于流量计状态的消息而起到客户机的作用，该服 务器使用接收到的消息提供对多台流量计的状态查看。
一些实施例可在计算机系统中实现，该计算机系统包括诸如数据服务器等 后端组件，或包括诸如应用服务器或因特网服务器等中间件组件，或者包括诸 如具有图形用户界面或因特网浏览器的客户端计算机等前端组件，或者包括它 们的任意组合。该系统的组件可通过模拟或数字数据通信的任意形式或介质进 行互连，包括通信网络上基于分组的消息。通信网络的示例包括例如LAN、 WAN、无线和/或光网络，以及构成因特网的计算机和网络。
在各种示例中，诸如这里所述的尤其用于学习dP特性的系统可使用适当 的通信方法、装备、和技术来传达信息。例如，COM端口 154 (图1、 4、和5) 可使用点对点通信与外部监视服务器通信，其中消息通过专用物理链路(例如， 光纤链路、点对点配线、菊花链)直接从源传输到接收方。其他实施例可通过 例如使用全向射频(RF)信号向所有或基本上所有通过通信网络耦合在一起的 设备广播来传输消息，而其他实施例可传输由高度方向性表征的消息，诸如使 用方向性(例如，窄波束)天线发射的信号或与聚焦光学器件一起使用的红外 信号。使用恰当接口和协议的其他实施例也是可能的，作为示例而无意限于例 如RS-232、 RS-422、 RS-485、 802.11a/b/g、 Wi-Fi、以太网、IrDA、 FDDI (光 纤分布式数据接口)、令牌环网络、或基于频分、时分或码分的多路复用技术。 一些实现可任选地结合有诸如用于数据完整性的检索及纠错(ECC)的特征， 或诸如加密(例如，WEP)和口令保护的安全性手段。己描述了数个实现。但是，应理解的是可作出各种修改。例如，若所公开 技术的步骤以不同顺序执行、若所公开系统中的组件以不同方式组合、或若组 件由其他组件更换或补充，则可能实现有利结果。功能和过程(包括算法)可 以硬件、软件、或其组合来执行，且一些实现可以在不同于本文所述的模块或 硬件上执行。因此，其他实现也是可预想到的。
权利要求
1. 一种用于连续监视旋转式气体流量计的性能的系统，所述系统包括压力传感器模块，用于测量旋转式气体流量计——其包括响应于气体从所述流量计的进口流向所述流量计的出口输出指示流经所述流量计的所述气体的容量的气体容量信号的容量输出端口——中的压差，所述压力传感器模块包括被置于与所述流量计的所述进口进行流体通信的第一输入端口、被置于与所述流量计的所述出口进行流体通信的第二输入端口、以及配置成基于所述第一输入端口处气体压力与所述第二输入端口处气体压力之间的差异生成指示跨所述流量计的测得压差(dP)的压差信号；处理器模块，配置成接收并处理所述气体容量信号、所述dP信号、以及在所述流量计中测得的至少一个附加参数以诊断所述流量计的状态；数据存储，存储在由所述处理器执行时致使所述处理器模块执行第一组操作以在第一时段上发展第一基线dP特性的第一指令集，所述第一基线dP特性的发展基于所述第一时段上的所述dP信号、所述至少一个附加参数、以及所述气体容量信号，所述第一组操作包括a)存储对应于在所述第一时段期间测得的所述气体容量信号、所述dP信号、及所述至少一个附加参数的值；b)将预定函数关系应用于所述在步骤a)中存储的值以计算系数；c)基于所计算出的系数更新定义所述第一基线dP特性的系数值集；以及d)在所述第一时段期间重复步骤a)到c)以发展所述第一基线dP特性；以及，数据存储，存储在由所述处理器执行时致使所述处理器模块执行第二组操作以在第二时段上发展第二基线dP特性的第二指令集，所述第二基线dP特性的发展基于所述第一基线dP特性、所述第二时段上的所述dP信号、所述至少一个附加参数、以及所述气体容量信号，其中所述第二时段远长于所述第一时段，所述第二组操作包括e)存储对应于在所述第二时段期间测得的所述气体容量信号、所述dP信号、及至少一个附加参数的值；f)将预定函数关系应用于所述在步骤e)中存储的值以计算系数；g)基于所计算出的系数更新定义所述第二基线dP特性的系数值集；以及h)在所述第二时段期间重复步骤e)到g)以发展所述第二基线dP特性；以及，i)通过将所述来自步骤b)的预定函数关系应用于所述在步骤e)中存储的对应于所述气体容量信号和所述至少一个附加参数的值和对应于所述在步骤e)中存储的值的所述第一基线dP特性的系数来计算预期dP值；j)将所述存储在步骤e)中的dP信号与所述在步骤i)中计算出的预期dP信号相比较；以及，k)在确定所述dP信号超过所计算出的预期dP值大于预定量时生成电子通知信号。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括所述旋转式气体流量计，所述旋转式气体流量计被安装在现场安装中并被配置成与所述处理器模块 电通信以测量流经所述流量计的气体的容量。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括提供所述压力传感器 模块的所述第一输入端口与所述流量计的所述进口之间的流体通信的第一管 道、和提供所述压力传感器模块的所述第二输入端口与所述流量计的所述出口 之间的流体通信的第二管道。
4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一和第二管道的大小 被设计成基本上衰减掉所述流量计的所述进口或所述出口中的高频压力瞬变。
5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，步骤b)还包括选择所述将应 用的预定函数关系，所述选择是根据所述第一基线dP特性中针对包括所述在 步骤a)中存储的值的测得参数值范围定义的部分来作出的。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述预定函数关系将dP定义 为所计算出的系数的函数乘以测得的气体温度、管线压力、及通过所述流量计 的气体流速的预定函数。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预定函数关系还将dP定 义为所计算出的系数的函数乘以测得的气体温度、管线压力、通过所述流量计 的气体流速、及所述气体的比重的预定函数。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括气体成分传感器，其 中所述至少一个附加参数包括指示由所述气体成分传感器测得的所述气体的 比重的测得值。
9. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括气体温度传感器，其中所述至少一个附加参数包括指示由所述气体温度传感器测得的所述气体的 温度的测得值。
10. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，还包括管线压力传感器，其中所述至少一个附加参数包括指示由所述管线压力传感器测得的所述气体的 压力的测得值。
11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述压力传感器模块包括 所述管线压力传感器。
12. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，步骤c)还包括选择要在步骤 c)中更新的所述系数值集中的一个系数值，所述选择是根据所述第一基线dP 特性中针对包括所述在步骤a)中存储的值的测得参数值范围定义的部分来作 出的。
13. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述第二时段至少比所述第 一时段长十倍。
14. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述第一时段约为l周。
15. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述第一时段约为l个月。
16. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，还包括用于响应于所生成的 电子通知信号致动外部设备的设备接口 。
17. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述外部设备包括配置成选 择性地准许气体流过所述流量计外部的备选路径的阀门。
18. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统在所述第一时段的 开始缺乏预定基线dP特性。
全文摘要
流量计诊断处理装置及相关联的系统和方法涉及自动学习基线压差(dP)特性以通过将联机dP测量与该习得基线dP特性相比较来监视现场安装的气体流量计的性能。在示例性实施例中，第一基线dP特性可在第一预定时段上以第一模式根据第一组学习准则来学习，而第二基线dP特性可在第二预定时段上以第二模式根据第二组学习准则来学习。第一时段可以远比第二时段短。第一组准则可以远比第二组准则宽松。在第二模式期间，流量计性能降级可通过对照第一基线dP特性比较测得dP来诊断。
文档编号G01F25/00GK101498600SQ200910002839
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月19日 优先权日2008年1月18日
发明者R·L·阿尔秋奇 申请人:德雷瑟股份有限公司