提升螺旋电子秤准确度的方法和装置与流程

本发明涉及电子计量技术，尤其涉及一种提升螺旋电子秤准确度的方法和装置。

背景技术：

螺旋电子秤，主要是以旋转螺旋作为物料推进、输送的工具，在封闭的管内连续输送物料，同时进行输送过程的控制和计量，通常用于粉状物料的计量和控制。螺旋电子秤主要优点是密封结构减少了粉尘外扬，主要缺点是称重段长瞬间波动大，自动给料过度调节，导致料流波动、生产不稳。

现有的一种螺旋电子秤公开在名称为“电子秤”的中国专利cn2058482u中，这种电子秤由微机控制、自动标定，步进电机直接驱动叶轮送料，是可数码显示的工艺秤，是采用低精度的传感放大元件却能够实现高精度称重的自动定量电子秤，该秤占用空间小，维护调整方便，运行可靠、造价低、精度高。但是，实践证明：在处理小料流粉状物料时，螺旋电子秤瞬间波动大的缺点直接制约了自动配料生产正常运行，其中，小料流是低密度物料，即体积大重量小的物料。现有的螺旋电子秤无法解决这个问题，且高精度性能更加重这个问题的发生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种通过分段均值处理提升螺旋电子秤准确度的方法和装置，克服现有螺旋电子秤存在的瞬间波动大、计量准确度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：

一方面，提出一种提升螺旋电子秤准确度的方法。该方法包括：

实时采集计量数据；

以校核周期t1为周期依次对实时采集的计量数据以校核间隔抽样数据组，并计算各个校核周期t1抽样的数据组的平均值，即为各个校核周期的校核值；

与各个校核周期上预定时间点对应输出各个校核周期的校核值。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，以校核周期t1为周期对实时采集的计量数据以校核间隔抽样数据组进一步包括：设定校核周期t1，在每个校核周期t1以均匀的校核间隔s1采集m1个瞬间抽样，m1个瞬间抽样为一组抽样数据，其中m1为正整数。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，各个校核周期预定时间点是各个校核周期的中点时间。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，在与各个校核周期上预定时间点对应输出各个校核周期的校核值之后，该方法还包括：

启动稳定性测量过程，以稳定性测量周期t2为周期对实时采集的计量数据以稳定性测量间隔抽样数据组，抽样a个周期后，根据a个周期抽样的a个数据组计算得到稳定性分析指数，其中，稳定性测量周期t2是螺旋电子秤运行周期的倍数，a为正整数；

判断稳定性分析指数是否合格，如果稳定性合格则采用所输出的对应于各个校核周期上预定时间点的各个校核周期的校核值，如果稳定性不合格则重新进行稳定性测量过程，直至稳定性不合格持续预定时间段则提示警报。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，以稳定性测量周期t2为周期对实时采集的计量数据以稳定性测量间隔抽样数据组进一步包括：以稳定性测量周期t2为周期通过以均匀的稳定性测量间隔s2提取m2个瞬间抽样数据作为一组抽样数据，其中m2为正整数。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，稳定性分析指数＝组间平均偏差/组内平均偏差，其中，组间平均偏差＝各组抽样平均值的平均偏差，组内平均偏差＝各组抽样平均偏差的平均值。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的方法，判断稳定性分析指数是否合格进一步包括：设置稳定性合格阈值，稳定性分析指数≥稳定性合格阈值则判断为稳定性合格，稳定性分析指数<稳定性合格阈值则判断为稳定性不合格。

另一方面，提出一种提升螺旋电子秤准确度的装置。该装置包括：

计量系统，用于螺旋电子秤实现实时采集计量数据；

准确度提升系统，用于以校核周期t1为周期依次对计量系统实时采集的计量数据以校核间隔抽样数据组，并计算各个校核周期t1抽样的数据组的平均值即为各个校核周期的校核值；

准确度提升的显示界面，用于显示准确度提升系统得到的与各个校核周期上预定时间点对应的各个校核周期的校核值。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，准确度提升系统进一步用于设定校核周期t1，在每个校核周期t1以均匀的校核间隔s1采集m1个瞬间抽样，m1个瞬间抽样为一组抽样数据，其中m1为正整数。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，各个校核周期预定时间点是各个校核周期的中点时间。

上述提升螺旋电子秤准确度的装置还包括稳定性测量系统和稳定性测量系统启动部件，其中，稳定性测量系统用于在稳定性测量系统启动部件被激活时开始运行，并且通过对计量系统实时采集的计量数据抽样计算得到稳定性分析指数，阈值判断稳定性是否合格。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，稳定性测量系统进一步用于对计量系统采集的计量数据在各个稳定性测量周期t2以稳定性测量间隔s2抽样数据组，抽样a个周期后，根据这a个周期抽样的a个数据组计算稳定性分析指数，其中，稳定性测量周期t2是螺旋电子秤运行周期的倍数，a为正整数。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，稳定性分析指数＝组间平均偏差/组内平均偏差，其中，组间平均偏差＝各组抽样平均值的平均偏差，组内平均偏差＝各组抽样平均偏差的平均值。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，阈值判断稳定性是否合格进一步包括：设置稳定性合格阈值，稳定性分析指数≥稳定性合格阈值则判断为稳定性合格，稳定性分析指数<稳定性合格阈值则判断为稳定性不合格。

对于上述提升螺旋电子秤准确度的装置，稳定性测量系统启动部件是稳定性测量系统启动按钮。

本发明通过分段均值处理，大幅提升螺旋电子秤计量准确度，能根据实际需要准确调整阈值，实时报警螺旋电子秤稳定性故障，满足了企业配加低密度散状物料的生产需求。而且，充分利用传统螺旋电子秤在线监测数据潜在信息，改进方便，运行可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，只是作为示例用来解释本发明实施例，并不构成对本发明实施例的不当限定。在附图中：

图1是示例提供的螺旋电子秤的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的提升螺旋电子秤准确度的方法的流程图；

图3示出图2所示流程中步骤s2的详细流程；

图4是本发明实施例2提供的提升螺旋电子秤准确度的方法的流程图；

图5示出图4所示流程中步骤s4和步骤s5的详细流程；

图6是本发明一个实施例提供的提升螺旋电子秤准确度的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例具体实施例及相应的附图对本发明实施例技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过分段均值处理，有效地克服了目前常用螺旋电子秤普遍存在的瞬间波动大、计量准确度低的问题，满足了企业对配加低密度散状物料的生产需求。

图1是示例提供的螺旋电子秤的结构示意图。如图1所示，螺旋电子秤包括位于料仓21下方并且控制料仓21出料的插板阀101和给料机102，还包括接收料仓21输出物料的进料口软连接103、秤体机头吊挂支架104、用于实时采集物料的计量数据的机头压力(或重量)传感器105、机头信号线106、秤体机尾吊挂支架107、用于实时采集物料的计量数据的机尾压力(或重量)传感器108，机尾信号线109、用于实时采集物料的计量数据的速度传感器110、出料口软连接111、接收出料口软连接111输出的物料的配料大皮带112、以及plc系统13和工业微机12。

如图2所示，本发明实施例1提供的提升螺旋电子秤准确度的方法包括如下步骤：

步骤s1，实时采集计量数据；

步骤s2，以校核周期t1为周期依次对实时采集的计量数据以校核间隔抽样数据组，并计算各个校核周期t1抽样的数据组的平均值即为各个校核周期的校核值；

步骤s3，与各个校核周期t1内预定时间点对应输出各个校核周期的校核值。

具体地，在步骤s1中，实时采集计量数据是通过常规计量系统按照传统方式，结合实际生产线能力需求、空间大小，选择并安装适当型号螺旋电子秤装置，通过plc系统传输相关数据到工业微机，实时采集计量值。

如图3所示，步骤s2进一步包括：

步骤s21，设定合理的校核周期t1。为了根据当前的物料流量测量值来及时调节后续的物料流量，将校核周期t1设置为较小的时间段，例如为1分钟或者任意合理的其他时间段。在每个校核周期t1以均匀的校核间隔s1采集m1个瞬间抽样，m1个瞬间抽样为一组抽样数据，其中m1比如为6～30之间的任一正整数。在此，校核间隔s1可以由t1/m1得出。例如，t1取1分钟，m1取30，则校核间隔s1为2秒；t1取1分钟，m1取10，则校核间隔s1为6秒；t1取0.5分钟，m1取30，则校核间隔为1秒。

步骤s22，以校核周期t1内m1个瞬间抽样的平均值为该校核周期的校核值，依次计算各个校核周期的校核值。

在步骤s3中，在准确度提升的显示界面上对应于各个校核周期t1上预定时间点输出各个校核周期的校核值，各个校核周期t1内的预定时间点例如为各个校核周期t1的中点时间。准确度提升的显示界面是相对传统界面而言的，传统界面是实时显示计量值的工业微机界面。准确度提升的显示界面包括第一象限的横轴和纵轴，其中横轴为时间序列，纵轴为对应时间的校核值。横轴的时间序列为各个校核周期t1上的预定时间点，例如为校核周期的中点时间，纵轴的校核值为校核周期t1内各个瞬间抽样的平均值。

在实施例1中，可以通过人为观察传统显示界面上显示的实时采集的计量数据来判断流量是否稳定。如果判断为稳定，则采用准确度提升的显示界面上输出的校核值。如果判断为不稳定，则不采用准确度提升的显示界面上输出的校核值。人为观察传统显示界面上显示的实时采集的计量数据进行稳定性判断是根据操作人员平时积累的经验而做判断。

图4是本发明实施例2提供的提升螺旋电子秤准确度的方法的流程图。如图4所示，实施例2的提升螺旋电子秤准确度的方法与实施例1的区别在于在步骤s3之后增加了步骤s4和步骤s5，实施例2中步骤s1至步骤s3与实施例1中步骤s1至步骤s3类似，在此不再赘述。

实施例2的提升螺旋电子秤准确度的方法在步骤s3之后，还包括：

步骤s4，启动稳定性测量过程，以稳定性测量周期t2为周期对实时采集的计量数据以稳定性测量间隔抽样数据组，抽样a个周期后，根据这a个周期抽样的a个数据组计算得到稳定性分析指数，其中，稳定性测量周期t2是螺旋电子秤运行周期的倍数，a例如为10或者其他任意合理的正整数；

步骤s5，判断稳定性分析指数是否合格，如果稳定性合格则采用所输出的对应于各个校核周期上预定时间点的各个校核周期的校核值，如果稳定性不合格则重新进行稳定性测量过程，直至稳定性不合格持续预定时间段则提示警报。

在步骤s4中，准确度提升的显示界面还包括稳定性测量过程启动部件，比如按钮，一旦激活启动部件则执行稳定性测量过程。如图5所示，步骤s4进一步包括如下步骤：

步骤s41，将计时器初始化为0。

步骤s42，启动稳定性测量过程。

步骤s43，抽样计算稳定性分析指数。以螺旋电子秤运行周期的倍数为稳定性测量周期t2，例如稳定性测量周期t2为螺旋电子秤运行周期10.8秒的50倍，即t2等于9分钟。为了尽量提取到螺旋电子秤不同运行周期的同一时点的计量数据，将稳定性测量周期t2设置为螺旋电子秤运行周期的倍数。t2对常规计量系统采集的计量数据进行系统抽样，在每个稳定性测量周期t2以均匀的稳定性测量间隔s2提取m2个瞬间抽样数据作为一组抽样数据，例如以小间隔1秒或其他任意合理的时间间隔来瞬间抽样m2个数据为一组，即其中m2例如为6～30之间的任一正整数。

步骤s44，抽样a个周期后，根据这a个周期抽样的a个数据组计算稳定性分析指数。稳定性分析指数＝组间平均偏差/组内平均偏差，其中，组间平均偏差＝各组抽样平均值的平均偏差，组内平均偏差＝各组抽样平均偏差的平均值。

步骤s5中，通过逻辑判断公式对稳定性分析指数进行逻辑判断。具体流程为：

步骤s51，根据实际情况合理设置稳定性合格阈值，例如稳定性合格阈值取3～10之间的任一数值，稳定性合格阈值的取值与输送的物料的性质有关。稳定性分析指数≥稳定性合格阈值则判断为稳定性合格，稳定性分析指数<稳定性合格阈值则判断为稳定性不合格。在准确度提升的界面上输出稳定性测量结果，例如显示文字“稳定性判断合格”或“稳定性判断不合格”。

步骤s52，判断稳定性合格时，准确度提升的显示界面上的校核值被采用，为配加低密度散状物料的生产线提供准确的实时数据，避免过度或滞后调节。流程结束。

步骤s53，判断稳定性不合格时，准确度提升的显示界面上的校核值被忽略。

步骤s54，判断计时器是否超过预定时段，如果没有超过预定时段则自动重启稳定性测量过程，即返回步骤s42，如果超过预定时段则进行到步骤s55。

步骤s55，提示警报“螺旋电子秤稳定性故障，需及时处理”。当然，警报不限于显示文字提示，还可以显示图形提示，还可以是声音警报、灯光警报，或者其中任意种警报形式的组合。流程结束。

下面，以莱钢105m²烧结机的螺旋电子秤为例进一步说明本发明的技术方案。

第一步，通过常规计量系统实时采集计量数据。105m²烧结机的螺旋电子秤主要用于称量熔剂(白灰)，平均配加量7kg/m，结合实际生产空间，选择并安装量程2-15吨/小时的螺旋电子秤，按照传统方式，通过plc系统传输相关数据到主控工业微机，实时显示计量值。

第二步，在主控工业微机安装准确度提升系统、准确度提升的显示界面、以及稳定性测量系统。

第三步，启动准确度提升系统。设定校核周期t1为1分钟，对于螺旋电子秤实时采集的计量数据以均匀的校核间隔s1采集m1＝10个瞬间抽样数据，分别以各个校核周期t1内10个瞬间抽样数据的平均值为各个校核周期t1的校核值。在此，校核间隔s1＝t1/m1。

第四步，将各个校核周期t1的校核值输出到准确度提升的显示界面。横轴为时间序列，单位为分钟，纵轴为对应的校核值。

第五步，在需要时激活准确度提升的显示界面上的稳定性测量程序启动按钮，运行稳定性测量程序。

第六步，以螺旋电子秤运行周期10.8秒的50倍即9分钟为稳定性测量周期t2，通过以s2＝1秒的间隔采集m2＝10个瞬间抽样数据作为一组抽样数据，每9分钟提取一组小间隔抽样，对常规计量系统实时采集的计量数据进行系统抽样，抽样a个周期后根据这a个周期提取的a组抽样数据计算得到稳定性分析指数，在这个例子中a＝10。在此进行的抽样是从常规计量系统实时采集的物料流量值中抽样，举例如下表：

表1示例根据抽样数据计算稳定性分析指数

第七步，准确度提升的显示界面首先通过逻辑判断公式对稳定性分析指数进行逻辑判断。设定稳定性合格阈值为5，如果稳定性分析指数≥稳定性合格阈值，则判断为稳定性合格；如果稳定性分析指数<稳定性合格阈值，则判断稳定性不合格。在准确度提升的显示界面上显示稳定性测量结果“稳定性判断合格”或“稳定性判断不合格”。判断为稳定性合格时，如上述表1中举例的数据即为稳定性合格，准确度提升的显示界面上实时显示的校核值曲线被采用，为配加低密度散状物料的生产线提供准确的实时数据，避免过度或滞后调节；判断为稳定性不合格时，准确度提升的显示界面上显示的校核值曲线不被采用，自动重启稳定性测量程序。稳定性不合格超过预定时段时，提示警报“螺旋电子秤稳定性故障，需及时处理”。现场检查螺旋电子秤及出料情况，消除故障后再次重复操作。

实际操作中，当传统显示界面和准确度提升的显示界面均流量稳定时，说明得到的稳定性指标代表性不够好，因此加大稳定性测量周期t2；当传统显示界面流量不稳而准确度提升的显示界面流量稳定时，保持稳定性测量周期t2；当传统显示界面和准确度提升的显示界面均流量不稳时，减小稳定性测量周期t2，必要时进行流量调节等处理。在传统显示界面上判断流量是否稳定是人为观察实时采集的计量数据后根据经验判断的。

图6是本发明一个实施例提供的提升螺旋电子秤准确度的装置的结构示意图。该装置包括计量系统121、准确度提升系统122和准确度提升的显示界面123。其中，计量系统121用于螺旋电子秤实现实时采集计量数据。计量系统121是选择并安装适当型号螺旋电子秤，通过plc系统传输相关数据到工业微机，实时显示计量值。准确度提升系统122用于以校核周期t1为周期依次对计量系统121实时采集的计量数据以校核间隔抽样数据组，并计算各个校核周期t1抽样的数据组的平均值即为各个校核周期的校核值。准确度提升的显示界面123用于显示准确度提升系统122得到的与各个校核周期上预定时间点对应的各个校核周期的校核值，为配加低密度散状物料的生产线提供准确的实时数据，避免过度或滞后调节。准确度提升的显示界面123显示横轴为时间序列，纵轴为对应时间的校核值。

准确度提升系统122进一步用于在每个校核周期t1以均匀的校核间隔s1采集m1个瞬间抽样，m1个瞬间抽样为一组抽样数据，其中m1比如为6～30之间的任一正整数。

优选地，提升螺旋电子秤准确度的装置还包括稳定性测量系统124和稳定性测量系统启动部件。其中，稳定性测量系统124用于在稳定性测量系统启动部件被激活时开始运行，并且通过对计量系统121实时采集的计量数据抽样计算得到稳定性分析指数，阈值判断稳定性是否合格。稳定性测量系统启动部件可以是按钮。

稳定性测量系统124进一步用于对计量系统121采集的计量数据进行系统抽样，在每个稳定性测量周期t2以均匀的稳定性测量间隔s2提取m2个瞬间抽样数据作为一组抽样数据，抽样a个周期后，根据这a个周期抽样的a个数据组计算稳定性分析指数。其中，稳定性测量周期t2可以是螺旋电子秤运行周期的倍数。稳定性测量间隔s2例如为小间隔1秒或其他任意合理的时间间隔。稳定性分析指数＝组间平均偏差/组内平均偏差，其中，组间平均偏差＝各组抽样平均值的平均偏差，组内平均偏差＝各组抽样平均偏差的平均值。设定稳定性合格阈值例如取3～10之间的任一数值，对稳定性分析指数进行逻辑判断。在准确度提升的显示界面123上输出稳定性判断结果，稳定性不合格时，自动重启稳定性测量系统124，稳定性不合格超过预定时段，在准确度提升的显示界面123上提示警报“螺旋电子秤稳定性故障，需及时处理”。

上述提升螺旋电子秤准确度的装置的运行步骤如下：打开准确度提升的显示界面123，观察校核值曲线；在需要时，激活稳定性测量启动按钮，运行稳定性测量系统124；稳定性判断合格时校核值曲线可以采信，为配加低密度散状物料的生产线提供准确的实时数据，避免过度或滞后调节；稳定性判断不合格时密切监控，一旦出现警报“螺旋电子秤稳定性故障，需及时处理”，则需现场检查螺旋电子秤及出料情况，消除故障后再次重复操作。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。