用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法与流程

本发明涉及计量仪表技术领域，尤其涉及一种用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法。

背景技术：

随着科技进步，能源的电子计量技术迅速发展，电子式计量表在计量表行业内已经名声在外。电子式计量表，包括水表、燃气表等，按照计量模式分类主要是超声波计量表和热式计量表，都是通过电子传感器测量流体速度，再通过计算转换为流量。电子式计量表相对传统的模式计量表来说，有着重复性好、压损小、寿命长、精度高、体积小和无噪音等优点。

电子式计量表在小流量测量表现好，能够准确的测量到传统模式计量表始动流以下的流量值，而且支持双向流量测量；但反向的流量不参与累积量的计算，只作为逆流等一些功能的判断条件。以燃气表为例，当燃气表内出现因为温差变化引起燃气管道内气体体积变化和输气管道产生机械振动产生的震荡流(流量在某一个流量点上下波动)时，如果震荡发生在零流量点上，会将产生的流量显示在燃气表的液晶屏上，并将正向流量计入累积量，但实际上用户没有发生用气行为，这造成了燃气表的误计量，会给用户带来经济损失和增加用户和燃气公司的矛盾。

目前市场上大多是提高电子式计量表始动流量的门限值，通过损失电子式计量表的量程比来降低震荡流产生的影响。由于实际大部分的震荡流的幅值要远高于计量表的始动流量，而震荡流越大，在相同时间内产生的累积量就越多，因此产生的累积量计量的流量中，这些震荡幅值较大的震荡流比重较大，提高始动流的门限的方法既损失流电子式计量表在小流量计量上的优势，还不能够起到理想的效果。

技术实现要素：

本发明提出一种用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法，包括如下步骤：

步骤101，每隔初始采样时间间隔t1对计量表的流量进行一次采集，得到实时的流量qs；

步骤102，判断流量qs是否小于表的始动流量，若是则计量表的当前瞬时流量q＝0，若否则计量表的当前瞬时流量q＝qs；

步骤103，记录当前瞬时流量q及当前瞬时流量q之前n次采样所得流量q1、q2、…、qn的方向，其中n为大于或等于2的整数；

步骤104，判断当前瞬时流量q的绝对值是否小于预设流量阈值，若当前瞬时流量q的绝对值小于预设流量阈值则进行零流量震荡流滤波。

作为优选，所述步骤102中判断流量qs是否小于表的始动流量的方法是：

若或则流量qs小于计量表的始动流量，其中qmin为计量表有效量程的最小计量流量。

作为优选，所述流量qs由计量表的电子传感器模组采集获得，所述电子传感器模组为超声波模组或热式模组。

作为优选，所述步骤104中，所述预设流量阈值大于或等于计量表有效量程的最小计量流量qmin。

作为优选，所述步骤104中，若当前瞬时流量q的绝对值大于或等于预设流量阈值，判断当前瞬时流量q是否需要补偿，若是则进行流量补偿。

作为优选，设置流量补偿标志fg、流量缓存qbuf的初始值均为0，所述零流量震荡流滤波包括如下步骤：

步骤1041，判断当前瞬时流量q的绝对值是否小于预设流量阈值，若当前瞬时流量q的绝对值小于预设流量阈值则进入步骤1042；

步骤1042，判断当前瞬时流量q是否为0，并判断前一时刻流量q1是否为0；

步骤1043a，若当前瞬时流量q＝0、前一时刻流量q1＝0，则清除流量补偿标志fg、流量缓存qbuf，跳转步骤1044；

步骤1043b，若当前瞬时流量q＝0、前一时刻流量q1≠0，则判断流量补偿标志fg是否为1，若否则直接跳转步骤1044，若是则清除流量补偿标志fg、流量缓存qbuf，后跳转转步骤1044；

步骤1043c，若当前瞬时流量q≠0、前一时刻流量q1＝0，则设置流量缓存qbuf＝q，设置流量补偿标志fg＝1，将当前瞬时流量q清零，转步骤1044；

步骤1043d，若当前瞬时流量q≠0、前一时刻流量q1≠0，则判断流量补偿标志fg是否为1，若否则直接跳转步骤1044，若是则补偿后当前瞬时流量q＝补偿前当前瞬时流量q+流量缓存qbuf，流量补偿标志fg、流量缓存qbuf清零后跳转步骤1044；

步骤1044，判断最近的n+1次流量是否同时存在负流量和正流量，若是则转步骤1045，若否则返回步骤101；

步骤1045，判断最近的n次流量是否同时存在负流量和正流量，若是则转步骤1046，若否则返回步骤101；

步骤1046，将流量补偿标志fg、流量缓存qbuf、当前流量q清零，返回步骤101。

作为优选，所述步骤1041中，若当前瞬时流量q的绝对值大于或等于预设流量阈值，判断流量缓存qbuf是否大于0以及流量补偿标志fg是否为1，若是则补偿后当前瞬时流量q＝补偿前当前瞬时流量q+流量缓存qbuf，并将流量补偿标志fg、流量缓存qbuf清零。

作为优选，所述步骤101中的初始采样时间间隔t1为2s。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1.本发明能够有效过滤掉零流量震荡流，减少零流量震荡流给用户带来的经济损失和给用户与供应方带来的麻烦，同时对正常的流量和计量表功能无影响，解决了目前市场上通过提高电子式计量表的始动流来解决零流量点震荡流方法中存在的缺陷。

2.零流量震荡流滤波只对小于预设流量阈值的流量进行滤波，可以较少正确的流量被滤波事件发生的概率，能够提高程序的运行效率，较少错误滤波发生的概率，提高计量的精准度，减少程序运行时资源的消耗。通过对零流量震荡流滤波，能够明显减少在零流量附近的震荡流量在计量表计量时带来的多计量、误显示等问题，从而降低用户的损失和给供应方与用户之间的矛盾。零流量震荡流滤波，对在满足滤波补偿条件后，将当前流量进行缓存，之后再进行流量补偿，能够不影响计量精度，同时又实现震荡流过滤的效果。

3.零流量震荡滤波的预设流量阈值也可以设置为大于计量表的最小流量qmin的某个流量值，从而将滤波门限增大能够过滤掉更多的震荡流。

4.震荡滤波的历史参考流量可以是大于4个，即n可以大于3，参考历史流量个数越多，其反映的情况就越真实，滤波的效果会更好。

附图说明

图1为本发明用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法的一种流程图；

图2为本发明用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法的另一种流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

如图1所示，一种用于电子式计量表在零流量点的震荡流滤波方法，包括如下步骤：

步骤101，每隔初始采样时间间隔t1对计量表的流量进行一次采集，得到实时的流量qs；

步骤102，判断流量qs是否小于计量表的始动流量，若是则计量表的当前瞬时流量q＝0，若否则计量表的当前瞬时流量q＝qs；

步骤103，记录当前瞬时流量q及当前瞬时流量q之前n次采样所得流量q1、q2、…、qn的方向，其中n为大于或等于2的整数；

步骤104，判断当前瞬时流量q的绝对值是否小于预设流量阈值，若当前瞬时流量q的绝对值小于预设流量阈值则进行零流量震荡流滤波。

本发明构建零流量滤波器，在计量表为正常工作模式状态进行流量信息采集，然后将采集到的流量通过零流量滤波器，通过滤波器后的流量用于瞬时流量显示和累积量计量。这里，本发明的实施例以燃气表为例，但本发明也可适用于水表等其他计量表。

初始时，零流量滤波器的参考流量缓存清零，并设置流量补偿标志fg、流量缓存qbuf的初始值均为0。

这里，所述流量qs由计量表的电子传感器模组采集获得，所述电子传感器模组为超声波模组或热式模组，两种模组分别通过uart串口、iic总线和计量表的主控芯片mcu连接，mcu发送采集命令给模组，让模组进行流量采集，并当采集到的流速信息返回给mcu，mcu进行相关计算得到流速qs。

所述步骤101中的初始采样时间间隔t1可以设置为2s，或根据实际需要进行调整。

由于得到的流量qs是一个实时值，考虑到传感器本身的测量误差，所述步骤102中需要进行一个始动流判断，在始动流范围内的流量都会被置为0而变成零流量，经过始动流判断之后得到一个流量值q，并将其送入零流量滤波器，进行零流量震动滤波。

这里，判断流量qs是否小于计量表的始动流量的方法可以是：

若或则流量qs小于计量表的始动流量，其中qmin为计量表的有效量程的最小计量流量。

步骤103中，震荡滤波的历史参考流量一般可以选取为3个，即n＝3；可以小于3个，比如n为2；也可以大于或等于4个，即n可以大于3。参考历史流量的个数越多，其反映的情况就越真实，滤波的效果会更好。

步骤104中，所述预设流量阈值可以为计量表的有效量程的最小计量流量qmin。因为零流量滤波只对小于预设流量阈值的流量进行滤波，大于预设流量阈值的流量会因为自身流量波动将震荡流的影响中和。若当前瞬时流量q的绝对值大于或等于预设流量阈值，判断当前瞬时流量是否需要补偿，若是则进行流量补偿。

这里，零流量震荡滤波的预设流量阈值也可以设置为大于计量表有效量程的最小计量流量qmin的某个流量值，从而将滤波门限增大能够过滤掉更多的震荡流。

如图2所示，选取n个历史参考流量，即当前瞬时流量q之前n次采样所得流量q1、q2、…、qn，所述零流量震荡流滤波可以包括如下步骤：

步骤1041，判断当前瞬时流量q的绝对值是否小于预设流量阈值，若当前瞬时流量q的绝对值小于预设流量阈值则进入步骤1042。其中，若当前瞬时流量q的绝对值大于或等于预设流量阈值，判断流量缓存qbuf是否大于0以及流量补偿标志fg是否为1，若是则补偿后当前瞬时流量q＝补偿前当前瞬时流量q+流量缓存qbuf，并将流量补偿标志fg、流量缓存qbuf清零。

步骤1042，判断当前瞬时流量q是否为0，并判断前一时刻流量q1是否为0。这里通过对当前瞬时流量q＝0、前一时刻流量q1是否为0的判断进行四种情况的分类讨论，分别进入步骤1043a、步骤1043b、步骤1043c和步骤1043d。

步骤1043a，若当前瞬时流量q＝0、前一时刻流量q1＝0，则清除流量补偿标志fg、流量缓存qbuf，跳转步骤1044。

步骤1043b，若当前瞬时流量q＝0、前一时刻流量q1≠0，则判断流量补偿标志fg是否为1，若否则直接跳转步骤1044，若是则清除流量补偿标志fg、流量缓存qbuf，后跳转转步骤1044；

步骤1043c，若当前瞬时流量q≠0、前一时刻流量q1＝0，则设置流量缓存qbuf＝q，设置流量补偿标志fg＝1，将当前瞬时流量q清零，转步骤1044；

步骤1043d，若当前瞬时流量q≠0、前一时刻流量q1≠0，则判断流量补偿标志fg是否为1，若否则直接跳转步骤1044，若是则补偿后当前瞬时流量q＝补偿前当前瞬时流量q+流量缓存qbuf，流量补偿标志fg、流量缓存qbuf清零后跳转步骤1044。

步骤1044，判断最近的n+1次流量是否同时存在负流量和正流量，若是则转步骤1045，若否则返回步骤101。将当前瞬时流量q和选取的n个震荡滤波的历史参考流量一起，查验最近的n+1次流量的方向，判断是否同时存在负流量和正流量。

这里，震荡滤波的历史参考流量一般可以选取为3个，即历史参考流量为q1、q2、q3，此时，需要判断最近的四次流量是否同时存在负流量和正流量。

步骤1045，判断最近的n次流量是否同时存在负流量和正流量，若是则转步骤1046，若否则返回步骤101。舍弃历史参考流量中时间离当前瞬时流量q最远的一个，将当前瞬时流量q和其他n-1个震荡滤波的历史参考流量一起，查验最近的n次流量的方向，判断是否同时存在负流量和正流量。

步骤1046，将流量补偿标志fg、流量缓存qbuf、当前流量q清零，返回步骤101。此时，即将最新的流量q更新到历史缓存中去，更新方法为qn＝qn-1、……、q2＝q1、q1＝q。当历史参考流量只有3个时，更新方法为q3＝q2、q2＝q1、q1＝q。

零流量震荡流滤波只对小于预设流量阈值的流量进行滤波，可以较少正确的流量被滤波事件发生的概率，能够提高程序的运行效率，较少错误滤波发生的概率，提高计量的精准度，减少程序运行时资源的消耗。

流量在经过零流量滤波器后，符合条件的流量会先保存起来，暂时不参与瞬时流量显示和累积量计算，等到下次流量不符合震荡流特征时，会将流量进行补偿回来，补偿的方式是将历史缓存流量数据qbuf加入到当前流量q中一起计算累积量，补偿后当前瞬时流量q＝补偿前当前瞬时流量q+流量缓存qbuf。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。