流量仪表瞬时流量的处理方法及流量仪表与流程

本发明属于流量仪表领域，具体涉及一种流量仪表瞬时流量的处理方法及流量仪表。

背景技术：

瞬时流量指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量，是流量仪表的一个重要技术指标。一般流量仪表标准中都对这个量有波动范围规定，而一些流量仪表从流量传感器输出的瞬时流量达不到标准的要求，从而就需要对这些瞬时流量进行处理。

目前，现有的流量仪表处理瞬时流量的方法是求多点的平均值（比如西门子公司生产的流量仪表），来平滑瞬时流量，以达到一个相对稳定的值。通过多点求平均值的方法能得到一个相对稳定的值，但是如果想得到的值越稳定，则求平均值的点数越多，但当流经仪表的流量本身发生变化时，仪表瞬时流量则表现变化缓慢，跟不上真实流量的变化，仪表最终输出的瞬时流量响应速度太慢，甚至出现管道上的阀门关闭许久，而仪表上显示的瞬时流量仍然长时间不为零的尴尬场面。因此，一般通过折中的方法确定一个求平均值的点数不多也不少的方式来求瞬时流量的平均值，并将该平均值作为处理后输出的瞬时流量，或是求平均值的点数可设置，让使用仪表的客户在仪表瞬时响应是要快还是要稳中任选其一，二者不可兼得。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种流量仪表瞬时流量的处理方法及流量仪表，以实现在稳定流量流经流量仪表时,流量仪表输出的瞬时流量表现得十分稳定，在快速变化的流量流经流量仪表时,流量仪表输出的瞬时流量响应快速。

本发明所述的流量仪表瞬时流量的处理方法，包括：

流量仪表的处理器获取原始瞬时流量qin、原始瞬时流量个数n，并进行如下判断处理：

如果n=1，则使第一个处理后的平均瞬时流量av1=qi1，输出第一个处理后的瞬时流量qo1=av1；

如果n>1，则当原始瞬时流量qin的波动量△an-1大于设定的基准波动量△b时（即当△an-1>△b时），或者当原始瞬时流量qin的波动量△an-1小于或等于设定的基准波动量△b，且连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1大于或等于设定的连续变化基准点数cb时（即当△an-1≤△b且cn-1≥cb时），使第n个处理后的平均瞬时流量avn=qin，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，当原始瞬时流量qin的波动量△an-1小于或等于设定的基准波动量△b，且连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1小于设定的连续变化基准点数cb时（即当△an-1≤△b且cn-1<cb时），若n小于或等于设定的基准点数nb（即n≤nb），则使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qi1+qi2+…+qin)/n，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，若n大于设定的基准点数nb（即n>nb），则使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qin-nb+…+qin-1+qin)/nb，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn；

其中，所述设定的连续变化基准点数cb满足：3≤cb<nb；所述原始瞬时流量qin的波动量△an-1=(qin-avn-1)/avn-1；所述连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1的取值方式为：

如果n=2，则当qi2>qi1或qi2<qi1时，c1=1，当qi2=qi1时，c1=0；

如果n>2，则当qin>qin-1且qin-1>qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1<qin-2时，cn-1=cn-2+1，当qin>qin-1且qin-1<qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1>qin-2时，或者当qin=qin-1时，cn-1=0，当qin>qin-1且qin-1=qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1=qin-2时，cn-1=1。

本发明所述的流量仪表，包括用于采集瞬时流量的流量传感器和与流量传感器电连接的处理器，所述处理器被编程以便执行如下步骤：

获取原始瞬时流量qin、原始瞬时流量个数n；

如果n=1，则使第一个处理后的平均瞬时流量av1=qi1，输出第一个处理后的瞬时流量qo1=av1；

如果n>1，则当原始瞬时流量qin的波动量△an-1大于设定的基准波动量△b时，或者当原始瞬时流量qin的波动量△an-1小于或等于设定的基准波动量△b，且连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1大于或等于设定的连续变化基准点数cb时，使第n个处理后的平均瞬时流量avn=qin，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，当原始瞬时流量qin的波动量△an-1小于或等于设定的基准波动量△b，且连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1小于设定的连续变化基准点数cb时，若n小于或等于设定的基准点数nb，则使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qi1+qi2+…+qin)/n，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，若n大于设定的基准点数nb，则使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qin-nb+…+qin-1+qin)/nb，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn；

其中，所述设定的连续变化基准点数cb满足：3≤cb<nb；所述原始瞬时流量qin的波动量△an-1=(qin-avn-1)/avn-1；所述连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1的取值方式为：

如果n=2，则当qi2>qi1或qi2<qi1时，c1=1，当qi2=qi1时，c1=0；

如果n>2，则当qin>qin-1且qin-1>qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1<qin-2时，cn-1=cn-2+1，当qin>qin-1且qin-1<qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1>qin-2时，或者当qin=qin-1时，cn-1=0，当qin>qin-1且qin-1=qin-2时，或者当qin<qin-1且qin-1=qin-2时，cn-1=1。

所述设定的基准波动量△b、设定的基准点数nb的取值通过如下步骤获得：

第一步、给一支生产出来的初始流量仪表通一个稳定的流量，并记录下一段时间内该初始流量仪表的初始瞬时流量；

第二步、计算这段时间内这些初始瞬时流量的变化量△b；

第三步、求不同个数的连续的初始瞬时流量的平均值，得到多组平均值，然后计算每组平均值的波动量，如果某组平均值的波动量能达到此种流量仪表的瞬时流量稳定标准，则将此组平均值对应的初始瞬时流量的个数y作为参考点数re；

第四步、对多支生产出来的初始流量仪表进行第一步至第三步的处理，得到多个变化量△b和多个参考点数re，将多个变化量△b中的最大值作为此种流量仪表的基准波动量，将多个参考点数re中的最大值作为此种流量仪表的基准点数；

第五步、将第四步得到的基准波动量固化到初始流量仪表的处理器中，形成设定的基准波动量△b；将第四步得到的基准点数固化到初始流量仪表的处理器中，形成设定的基准点数nb。

其中，所述第二步中的变化量△b=（qmax-qmin)/qavg；其中，qmax表示第一步中记录的初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm中的最大值，qmin表示第一步中记录的初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm中的最小值，qavg=（q1+q2+q3+…+qm)/m（即qavg表示第一步中记录的初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm的平均值）。

所述第三步中的某组平均值的波动量△d=(dmax-dmin)/davg；其中，dmax表示该组平均值d1、d2、…、dx中的最大值，dmin表示该组平均值d1、d2、…、dx中的最小值，davg=(d1+d2+…+dx)/x（即davg表示该组平均值d1、d2、…、dx的平均值），d1=（q1+q2+q3+…+qy)/y，d2=（q2+q3+…+qy+1)/y，…，dx=（qx+qx+1+…+qx+y-1)/y，x+y≤m+1。

所述原始瞬时流量qin可以是流量仪表的流量传感器直接输出的瞬时流量，也可以是流量仪表的流量传感器输出并经标定后的瞬时流量。

采用上述流量仪表以及上述处理方法实现了在稳定流量流经流量仪表时,流量仪表输出的瞬时流量表现得十分稳定，在快速变化的流量流经流量仪表时,流量仪表输出的瞬时流量响应快速，从而有利于提高自动控制过程的速度。

附图说明

图1为本发明的流量仪表瞬时流量的处理流程图。

图2为本发明的流量仪表的结构简图。

图3为小流量管道上的阀门快速打开/关闭后本实施例中的流量仪表与现有的流量仪表输出的瞬时流量的对比图。

图4为大流量管道上的阀门快速打开/关闭后本实施例中的流量仪表与现有的流量仪表输出的瞬时流量的对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1、图2所示，流量仪表包括用于采集瞬时流量的流量传感器和与流量传感器电连接的处理器。

处理器中作为判断阈值的设定的基准波动量△b和设定的基准点数nb通过如下步骤获得：

第一步、给一支生产出来的初始流量仪表通一个稳定的流量，并记录下一段时间内该初始流量仪表的初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm。

第二步、通过公式△b=（qmax-qmin)/qavg计算这段时间内这些初始瞬时流量的变化量△b；其中，qmax表示初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm中的最大值，qmin表示初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm中的最小值，qavg=（q1+q2+q3+…+qm)/m（即qavg表示初始瞬时流量q1、q2、q3、…、qm的平均值）。

第三步、求不同个数的连续的初始瞬时流量的平均值，得到多组平均值，然后通过公式△d=(dmax-dmin)/davg计算每组平均值的波动量，如果某组平均值的波动量能达到此种流量仪表的瞬时流量稳定标准，则将此组平均值对应的初始瞬时流量的个数y作为参考点数re；其中，dmax表示该组平均值d1、d2、…、dx中的最大值，dmin表示该组平均值d1、d2、…、dx中的最小值，davg=(d1+d2+…+dx)/x（即davg表示该组平均值d1、d2、…、dx的平均值），d1=（q1+q2+q3+…+qy)/y，d2=（q2+q3+…+qy+1)/y，…，dx=（qx+qx+1+…+qx+y-1)/y，x+y≤m+1。比如记录的初始瞬时流量有149个（即q1、q2、q3、…、q149），每次在初始瞬时流量q1、q2、q3、…、q149中取80个连续的初始瞬时流量求平均值，进行70次后，可得到由70个平均值构成的第一组平均值；每次在初始瞬时流量q1、q2、q3、…、q149中取90个连续的初始瞬时流量求平均值，进行60次后，可得到由60个平均值构成的第二组平均值；每次在初始瞬时流量q1、q2、q3、…、q149中取100个连续的初始瞬时流量求平均值，进行50次后，可得到由50个平均值构成的第三组平均值；每次在初始瞬时流量q1、q2、q3、…、q149中取110个连续的初始瞬时流量求平均值，进行40次后，可得到由40个平均值构成的第四组平均值；每次在初始瞬时流量q1、q2、q3、…、q149中取120个连续的初始瞬时流量求平均值，进行30次后，可得到由30个平均值构成的第五组平均值；于是总共可以得到五组平均值，如果第四组平均值的波动量能达到此种流量仪表的瞬时流量稳定标准，则将110作为参考点数re。

第四步、对多支生产出来的初始流量仪表进行第一步至第三步的处理，得到多个变化量△b和多个参考点数re，将多个变化量△b中的最大值作为此种流量仪表的基准波动量，将多个参考点数re中的最大值作为此种流量仪表的基准点数。

第五步、将第四步得到的基准波动量固化到初始流量仪表的处理器中，形成设定的基准波动量△b；将第四步得到的基准点数固化到初始流量仪表的处理器中，形成设定的基准点数nb。

如图1所示，固化有基准波动量、基准点数和连续变化基准点数的处理器对流量仪表瞬时流量进行处理的方法包括：

第一步、处理器获取原始瞬时流量qin、原始瞬时流量个数n，并判断n是否大于1，如果是（即n>1），则执行第三步，否则（即n=1）执行第二步；

第二步、处理器使第一个处理后的平均瞬时流量av1=qi1，输出第一个处理后的瞬时流量qo1=av1，然后返回执行第一步；

第三步、处理器判断n是否大于2，如果是（即n>2），则执行第五步，否则（即n=2）执行第四步；

第四步、处理器判断qi2是否等于qi1，如果是（即qi2=qi1），则使连续变大/变小原始瞬时流量点数c1=0，否则（即qi2>qi1或qi2<qi1）使连续变大/变小原始瞬时流量点数c1=1，然后执行第六步；

第五步、处理器判断qin与qin-1、qin-1与qin-2之间的关系，如果qin>qin-1且qin-1>qin-2，则使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=cn-2+1，如果qin<qin-1且qin-1<qin-2，则使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=cn-2+1，如果qin>qin-1且qin-1<qin-2，则使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=0，如果qin<qin-1且qin-1>qin-2，则使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=0，如果qin=qin-1，则使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=0，否则（即qin>qin-1且qin-1=qin-2或者qin<qin-1且qin-1=qin-2），使连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1=1，然后执行第六步；

第六步、处理器判断原始瞬时流量qin的波动量△an-1是否大于设定的基准波动量△b，如果是（即△an-1>△b），则执行第七步，否则（即△an-1≤△b）执行第八步；

第七步、处理器使第n个处理后的平均瞬时流量avn=qin，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，然后返回执行第一步；

第八步、处理器判断连续变大/变小原始瞬时流量点数cn-1是否大于或等于设定的连续变化基准点数cb（cb的取值满足：3≤cb<nb），如果是（即cn-1≥cb），则返回执行第七步，否则（即cn-1<cb）执行第九步；

第九步、处理器判断n是否大于设定的基准点数nb，如果是（即n>nb），则执行第十一步，否则（即n≤nb）执行第十步；

第十步、处理器使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qi1+qi2+…+qin)/n，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，然后返回执行第一步；

第十一步、处理器使第n个处理后的平均瞬时流量avn=(qin-nb+…+qin-1+qin)/nb，输出第n个处理后的瞬时流量qon=avn，然后返回执行第一步。

上述原始瞬时流量qin可以是流量仪表的流量传感器直接输出的瞬时流量，也可是流量仪表的流量传感器输出并经标定后的瞬时流量。

将本实施例中的流量仪表与现有的流量仪表安装在小流量管道上，然后快速打开/关闭小流量管路上的阀门，进行测试可以得如图3所示的对比图，从3图中可以看出，快速打开阀门后本实施例中的流量仪表1s时间就反应了小流量管道内的真实瞬时流量，而直接采用多点平均的现有的流量仪表需要约20s才能达到小流量管道内的真实瞬时流量，快速关闭阀门后本实施例中的流量仪表1s时间就反应了瞬时流量为0，阀门已关闭，而直接采用多点平均的现有的流量仪表在阀门已关闭约20s后瞬时间流量才为0。

将本实施例中的流量仪表与现有的流量仪表安装在大流量管道上，然后快速打开/关闭大流量管路上的阀门，进行测试可以得如图4所示的对比图，从4图中可以看出，快速打开阀门后本实施例中的流量仪表3s时间就达到了最大流量，由于水量较大（接近118m³/h），供水系统中压力反馈系统滞后，供出的水量有所减小，13s后才达到供水与出水的平衡状态（即接近110m³/h），输出水量，而直接采用多点平均的现有的流量仪表完全反应不出这个大流量下的开阀细节（即由118m³/h下降到110m³/h）；分两次快速关闭阀门时，本实施例中的流量仪表都能快速到达阀门开度相应的瞬时流量，而直接采用多点平均的现有的流量仪表都有约20s的滞后。

在瞬时流量的稳定性上，本实施例中的流量仪表与现有的流量仪表都表现出了很小的波动量。因此，本实施例中的流量仪表不仅在流量稳定时能表现出很小的波动量，在流量快速变化时也能表现出很好的快速响应，有利于提高自动控制过程的速度。