一种可消除冰冻的水表的制作方法

本发明属于智能水表技术领域，特别是涉及一种可消除冰冻的水表。

背景技术：

目前的智能型防冻水表主要采用加装保温套或集成加热装置或排空水表内的水或增加缓冲层或磁力搅拌或超声波振动等方法进行防冻，其中采用加热装置的防冻水表都是当温度低于一定值时启动加热装置，当温度高于一定值时停止加热。例如公开号为cn108225463a的中国专利《一种环境监测型防冻水表》提出水表主体内设置有温度传感器，当水表内的水温度低于零度时开启电热丝进行加热，避免水表内水流结冰膨胀损坏水表。公开号为204854858u的中国专利《一种防冻水表》提出温度传感器连接在水表本体的右侧，当温度传感器感应到水表本体内腔中的水低于设置的温度时，智能控制器开启电阻加热色进行加热，当温度高到一定温度时，电阻加热丝停止工作。

上述防冻水表技术主要是在水表内安装电热丝进行加热以消除水表冰冻。但是安装在水表内部的加热装置会使得水表的制造和维修成本上升，而且不能有效控制加热装置的产热量，会出现能量浪费或水表不能有效解冻的问题。目前还没有根据水表的冰冻情况控制发热装置的产热量以保证水表解冻和避免能量浪费的技术方案。为此提出一种可消除冰冻的水表。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出一种可消除冰冻的水表。

本发明依托监测传感器，包括温度传感器、弹性压力传感器、激光扫描仪等。

本发明的水表消除冰冻方法，其特征在于：

当检测到表壳处于冰冻状态时，根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量，根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量，启动并控制发热装置生成相应的所需产热量以消除水表冰冻。

具体描述如下：

所述根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量包括：根据表壳温度计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例计算消除冰冻所需的热量、根据冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量。

优选地，所述表壳处于冰冻状态，其检测方法包括根据表壳温度低于事先设置的阈值判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳内水的形态判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的膨胀比例判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的光滑程度判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的物性特征判断表壳是否处于冰冻状态的任一项或多项。

优选地，所述表壳膨胀比例包括表壳相对初始状态增大的体积、表壳相对初始状态的形状变化程度的任一项或多项。

进一步优选地，所述表壳膨胀比例，其检测方法是：根据在表壳外表面覆盖的弹性材料的拉伸面积计算表壳相对初始状态增大的体积并以此计算表壳的膨胀比例、根据在表壳外表面覆盖的一体成型材料的形状变化判断表壳相对初始状态的形状变化程度并以此计算表壳的膨胀比例、根据在表壳外表面覆盖的弹性不回弹材料的拉伸面积和形状变化综合计算表壳的膨胀比例的任一项。

优选地，所述冰冻体积包括水表冰冻后形成的结冰层的厚度、水表冰冻后处于冰冻状态的表壳表面积、水表冰冻后处于冰冻状态的水的体积的任一项或多项。

优选地，所述根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量，是：根据表壳温度与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据冰冻体积与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量的任一项。

优选地，所述根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量，包括步骤：

计算发热装置与表壳的接触面所占总面积的比例；

根据表壳的厚度和接触面所占总面积的比例计算热传导损失；

根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量。

优选地，所述发热装置与表壳外表面和/或内表面接触；发热装置产生热量的方式包括利用化学反应产生热量、利用电能转化为热能产生热量、利用高频运动发热产生热量、利用磁热效应产生热量、利用摩擦生热产生热量的任一项或多项。

一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。

一种可消除冰冻的水表，其特征在于包括：

水表；

传感器；用于检测与表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积相关的数据；

发热装置；所述发热装置与表壳外表面和/或内表面接触；

处理器；

存储器；

以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。

本发明的方法及系统具有的优点是：

(1)当检测到表壳处于冰冻状态时根据温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量，可以准确地控制发热装置的开启时间和产生的热量。

(2)在表壳外部配备发热装置并考虑热传导损失，不仅可以精准控制热量以避免能量浪费，而且可以避免对表壳内部结构的改造所带来的高成本。

附图说明

图1是本发明实施例的水表消除冰冻方法执行框图；

图2是本发明实施例的水表消除冰冻方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明优选实施例作详细说明。

本发明实施例依托监测传感器，包括温度传感器、弹性压力传感器、激光扫描仪等。

本发明的水表消除冰冻方法，执行框图如图1所示，通过传感器获取表壳温度和/或膨胀比例和/或表壳参数等数据并发送至控制中心，控制中心判断表壳是否处于冰冻状态，若是，则根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量并根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量，启动并控制发热装置生成相应的所需产热量以消除水表冰冻。

本发明的水表消除冰冻方法的实施例，流程图如图2所示，其特征在于：

当检测到表壳处于冰冻状态时，根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量，根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量，启动并控制发热装置生成相应的所需产热量以消除水表冰冻。

具体描述如下：

所述根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量包括：根据表壳温度计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例计算消除冰冻所需的热量、根据冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例和冰冻体积计算消除冰冻所需的热量。

所述表壳处于冰冻状态，其检测方法包括根据表壳温度低于事先设置的阈值判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳内水的形态判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的膨胀比例判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的光滑程度判断表壳是否处于冰冻状态、根据表壳的物性特征判断表壳是否处于冰冻状态的任一项或多项。

表a中a1～a5表示判断表壳是否处于冰冻状态的不同实施方式。

所述表壳膨胀比例包括表壳相对初始状态增大的体积、表壳相对初始状态的形状变化程度的任一项或多项。

所述表壳膨胀比例，其检测方法是：根据在表壳外表面覆盖的弹性材料的拉伸面积计算表壳相对初始状态增大的体积并以此计算表壳的膨胀比例、根据在表壳外表面覆盖的一体成型材料的形状变化判断表壳相对初始状态的形状变化程度并以此计算表壳的膨胀比例、根据在表壳外表面覆盖的弹性不回弹材料的拉伸面积和形状变化综合计算表壳的膨胀比例的任一项。

表b中b1～b3表示计算表壳的膨胀比例的不同实施方式。

所述冰冻体积包括水表冰冻后形成的结冰层的厚度、水表冰冻后处于冰冻状态的表壳表面积、水表冰冻后处于冰冻状态的水的体积的任一项或多项。

表c中c1～c7表示计算冰冻体积的不同实施方式。

所述根据表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积计算消除冰冻所需的热量，是：根据表壳温度与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据冰冻体积与冰冻程度的关系计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳膨胀比例和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量、根据表壳温度和表壳膨胀比例和冰冻体积与冰冻程度的关系综合计算消除冰冻所需的热量的任一项。

表d中d1～d7表示计算消除冰冻所需的热量的不同实施方式，其中表d涉及表壳温度、表壳膨胀比例(表b中任一实施例)、冰冻体积(表c中任一实施例)的数据。

所述根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量，包括步骤：

(1)计算发热装置与表壳的接触面所占总面积的比例；

(2)根据表壳的厚度和接触面所占总面积的比例计算热传导损失；

(3)根据消除冰冻所需的热量和热传导损失计算所需产热量。

本实施例中，(1)统计发热装置与表壳的接触面的面积，并计算接触面积与表壳面积的比值作为接触面所占总面积的比例u；(2)获取表壳的厚度z，热传导损失记为j，则热传导损失其中o1是事先设置的计算系数；(3)消除冰冻所需的热量p，所需产热量为q，则所需产热量q＝o2·(p+j)，其中o2是事先设置的计算系数。本实施例中，统计发热装置与表壳的接触面的面积，并计算接触面积与表壳面积的比值作为接触面所占总面积的比例u＝0.5，表壳的厚度z＝3厘米，根据表d中任一项实施例得到消除冰冻所需的热量p，此处以p＝2.5千瓦时为例，事先设置的计算系数o1＝0.2，o2＝1.2，计算热传导损失计算所需产热量q＝o2·(p+j)＝1.2×(2.5+1.2)＝4.44千瓦时。

所述发热装置与表壳外表面和/或内表面接触；发热装置产生热量的方式包括利用化学反应产生热量、利用电能转化为热能产生热量、利用高频运动发热产生热量、利用磁热效应产生热量、利用摩擦生热产生热量的任一项或多项。

一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述任一实施例的方法。

一种可消除冰冻的水表，其特征在于包括：

水表；

传感器；用于检测与表壳温度和/或表壳膨胀比例和/或冰冻体积相关的数据；

发热装置；所述发热装置与表壳外表面和/或内表面接触；

处理器；

存储器；

以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述任一实施例的方法。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。