一种基于超声波计量方式的民用燃气计量方法与流程

本发明涉及燃气计量，具体为一种基于超声波计量方式的民用燃气计量方法。

背景技术：

1、随着现代社会的快速发展，燃气作为重要的能源之一，被广泛应用于居民生活和工业生产中；燃气的计量与收费是燃气供应系统中至关重要的环节，准确的燃气计量不仅关系到用户的权益，也对燃气公司的经济效益产生重要影响；因此，燃气计量设备的准确性、稳定性和可靠性一直是研究和开发的重点；传统的燃气计量方式主要基于机械表，这种方式依靠机械结构测量气体的流量，其优点是结构简单、成本较低，但也存在着精度不高、维护复杂、使用寿命有限等缺点。

2、近年来，超声波技术开始逐步应用于燃气计量中；超声波燃气表通过检测超声波在气体中的传播时间差，计算出气体的流量；超声波燃气表相比于机械表，具有无运动部件、精度高、长期稳定性好等优势。

3、现有技术中，基于超声波技术的燃气计量方法已经取得了显著进展，但在实际应用中，仍存在一些需要改进的方面；现有超声波燃气表在计量过程中，可能受到外界噪声因素的影响，导致计量数据的准确性下降；噪声干扰会对超声波信号产生影响，导致测量误差的发生；此外，在超声波燃气表在长时间使用的过程中，可能会因为燃气中的杂质堆积在超声波燃气表的检测探头上，进而导致测量误差的产生。

4、为此，本方法提出一种，根据历史数据，在燃气表因噪声影响，导致测量出现误差的自动计量校准方法，同时根据历史数据，判断燃气表在使用时是否因检测探头被杂质影响，导致出现误差，并根据误差进行统计校准的方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于超声波计量方式的民用燃气计量方法，促进解决了上述背景技术中所提到的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种基于超声波计量方式的民用燃气计量方法，包括：

3、使用超声波燃气表对用户的燃气用量进行记录；

4、当检测到用户使用燃气，将用户开始使用燃气直至结束使用燃气的一段时间，记为用户的一个燃气使用周期；

5、在每个燃气使用周期内：获取当前使用燃气的设备，记为用气设备；获取每个用气设备使用燃气的时长，记为每个用气设备的用气时长；获取每个用气设备开始使用燃气的时间和结束使用燃气的时间，记为用气设备的用气时间段；

6、所述的用气设备在使用燃气的过程中，其热负荷为定值；

7、在每个燃气使用周期内，筛选出每个用气设备的独立用气时间段，并计算每个用气设备的独立用量；

8、在每个燃气使用周期内，通过用气设备的独立用量计算每个用气设备的单位时间燃气用量，作为每个燃气使用周期的历史数据；

9、计算每个用气设备的平均单位时间用气量；

10、在每个燃气使用周期内，对超声波燃气表所在的燃气管路进行噪声监测；

11、当在某个燃气使用周期内监测到噪声超限，则将该燃气使用周期记为异常燃气使用周期；

12、获取异常燃气使用周期内的异常时长段，并获取标记用气设备；

13、根据标记用气设备和每个用气设备的平均单位时间用气量，进行第一数据校准策略；

14、在每个燃气使用周期结束后，获取本燃气使用周期的燃气用量，并计算燃气预估量；

15、将本燃气使用周期的燃气用量与燃气预估量进行对比，判断本燃气使用周期的燃气用量是否存在误差；

16、若不存在误差，则记录本燃气使用周期的燃气用量；

17、若存在误差，则执行第二数据校准策略；

18、获取误差值，并根据误差值进行统计校准。

19、可选的，所述在每个燃气使用周期内，筛选出每个用气设备的独立用气时间段，并计算每个用气设备的独立用量，包括：

20、在每个燃气使用周期内，获取每个用气设备的用气时间段；

21、将每个用气设备的用气时间段进行对比；

22、获取每个用气设备独自使用燃气的时间段；

23、根据每个用气设备独自使用燃气的时间段，计算每个用气设备独自使用燃气的用气时长，记为每个用气设备的独立时长；

24、获取每个用气设备独自使用燃气时的燃气用量，记为每个用气设备的独立用量。

25、可选的，所述在每个燃气使用周期内，通过用气设备的独立用量计算每个用气设备的单位时间燃气用量，作为每个燃气使用周期的历史数据，包括：

26、对一个燃气使用周期内的每个用气设备：

27、获取每个用气设备的独立时长，并以秒为单位记为h；

28、获取每个用气设备的独立用量，记为f；

29、设置单位时间为一秒；

30、则每个用气设备在单位时间的燃气用量为f÷h；

31、获取该燃气使用周期内每个用气设备的单位时间燃气用量，组成该燃气使用周期的历史数据。

32、可选的，所述计算每个用气设备的平均单位时间用气量，包括：

33、在每个燃气使用周期结束后，将当前结束的燃气使用周期记为标记燃气使用周期；

34、获取标记燃气使用周期之前的所有燃气使用周期，组成历史燃气周期集合；

35、获取历史燃气周期集合中，每个燃气使用周期的历史数据；

36、根据每个燃气使用周期的历史数据，获取每个用气设备分别在每个燃气使用周期的单位时间燃气用量，组成每个用气设备的单位用量集合；

37、对于每个用气设备：

38、获取单位用量集合中元素的数量，记为a；

39、计算单位用量集合中所有元素的总和，记为z；

40、计算z÷a，将所得结果作为标记燃气使用周期所对应的每个用气设备的平均单位时间用气量。

41、可选的，所述获取异常燃气使用周期内的异常时长段，并获取标记用气设备，包括：

42、在异常燃气使用周期内，当监测到噪声超限时开始计时；

43、当异常燃气使用周期结束，或监测到噪声由超限状态转换为正常状态时，停止计时；

44、获取计时所计得的时长，记为异常燃气使用周期内的异常时长段；

45、获取异常时长段内的使用燃气的用气设备，记为标记用气设备。

46、可选的，所述根据标记用气设备和每个用气设备的平均单位时间用气量，进行第一数据校准策略，包括：

47、获取在异常时长段内的每个标记用气设备；

48、分别获取每个标记用气设备在异常时长段内的使用燃气的时长，记为每个标记用气设备的异常用气时长；

49、对于异常时长段内的每个标记用气设备：

50、获取标记用气设备的异常用气时长，并获取该标记用气设备所对应的平均单位时间用气量；

51、计算异常用气时长与平均单位时间用气量的乘积，将所得结果作为标记用气设备的实际燃气用量；

52、获取异常时长段内所有标记用气设备的实际燃气用量；

53、获取异常时长段内所有标记用气设备的实际燃气用量之和，作为异常时长段的实际燃气用量；

54、获取异常燃气使用周期内异常时长段之外的燃气用量，并与异常时长段的实际燃气用量相加，作为异常燃气使用周期超声波燃气表所记录的燃气用量。

55、可选的，所述在每个燃气使用周期结束后，获取本燃气使用周期的燃气用量，并计算燃气预估量，包括：

56、获取本燃气使用周期内所有的用气设备；

57、对于本燃气使用周期内的每个用气设备：

58、获取用气设备的用气时长，并获取该用气设备所对应的平均单位时间用气量；

59、计算用气时长与平均单位时间用气量的乘积，将所得结果作为该用气设备的燃气估量；

60、获取本燃气使用周期内每个用气设备的燃气估量，并计算本燃气使用周期内所有用气设备的燃气估量之和，作为本燃气使用周期的燃气预估量。

61、可选的，所述将本燃气使用周期的燃气用量与燃气预估量进行对比，判断本燃气使用周期的燃气用量是否存在误差，包括：

62、获取本燃气使用周期中超声波燃气表所记录的燃气用量，记为d；

63、获取本燃气使用周期的燃气预估量，记为r；

64、计算d与r差值的绝对值，记为t；

65、设置最大误差阈值；

66、计算t与r的比值，并将所得比值与最大误差阈值进行比较；

67、若t与r的比值＞最大误差阈值，则判定本燃气使用周期的燃气用量存在误差；

68、若t与r的比值≤最大误差阈值，则判定本燃气使用周期的燃气用量不存在误差；

69、所述若存在误差，则执行第二数据校准策略，包括：

70、将超声波燃气表所记录的本燃气使用周期的燃气用量删除，将本燃气使用周期的燃气预估量作为本燃气使用周期的实际燃气用量，并进行记录。

71、可选的，所述获取误差值，并根据误差值进行统计校准，包括：

72、设定误差次数判定阈值，记为k；

73、设置值为正数的误差偏差阈值；

74、当一个燃气使用周期存在误差，则将该燃气使用周期记为标记周期；

75、获取标记周期超声波燃气表所记录的燃气用量，并获取标记周期的燃气预估量和用气时长；

76、计算燃气预估量和超声波燃气表所记录的燃气用量的差值，并计算该差值与标记周期的燃气用量比值，作为标记周期的误差值；

77、若标记周期之后，连续存在k个燃气使用周期存在误差值，则分别获取这k个燃气使用周期的误差值，组成误差值集合；

78、当误差值集合中存在的所有误差值均为正值或均为负值时，分别计算每个误差值与标记周期的误差值的差值，并取所得结果的绝对值记为每个误差值的误差偏差，并与误差偏差阈值进行比较；

79、若误差值集合中，存在误差值的误差偏差＞误差偏差阈值，则不进行统计校准；

80、若误差值集合中，所有误差值的误差偏差均≤误差偏差阈值，则将标记周期的误差值作为统计校准量；

81、控制超声波燃气表在后续记录每个燃气使用周期的燃气用量时，获取超声波燃气表所记录的燃气用量，记为m；

82、计算m与统计校准量的乘积并与m相加，将所得结果作为燃气使用周期的实际燃气用量。

83、本发明具备以下有益效果：

84、1、通过采用超声波燃气表，利用超声波传感器进行燃气流量的实时监控，与传统机械式燃气表相比，超声波技术能更精确地感知燃气流动速度和体积，从而减少计量误差；此外，超声波计量不依赖于气体压力或温度变化，因此能在多种环境条件下保持较高的计量精度，提高燃气计量的准确性。

85、2、通过对燃气使用周期的划分和监测，在每个周期内记录用气设备的独立时长和独立用量，并对管路中的噪声进行监测，一旦发现噪声超限，便会标记为异常燃气使用周期，通过获取异常使用周期内的用气设备和用气时长，并根据历史数据，执行第一数据校准策略，对异常燃气使用周期内被噪声影响，导致计量不准的数据进行校准，进而获取用户在异常燃气使用周期内的实际燃气用量，保证了燃气计量的准确性。

86、3、通过在每个燃气使用周期结束后，将实际燃气用量与预估量进行对比，判断两者之间是否存在误差，若存在的误差大于所设置的最大误差阈值，则根据历史数据，执行第二数据校准策略，对燃气使用周期内的燃气用量进行校准；该过程不仅保证了每个燃气使用周期所计量的燃气用量与用户实际的燃气用量保持一致，避免因超声波燃气表的检测探头在长期使用的过程中，被杂质堆积覆盖产生的计量误差，保证了每个燃气使用周期所记录的燃气用量的准确性；同时，该方式在超声波燃气表长时间使用时减少了燃气计量的误差积累，保证长期计量的稳定性和准确性。

87、4、通过筛选每个用气设备的独立时长并计算其独立燃气用量，进而确定每个设备的单位时间燃气用量，这种方式能够精确识别各个设备的用气行为，避免多个设备同时使用时用气量混淆的问题；独立时长的统计确保了每个设备在不受其他设备干扰下的用气数据更加准确，有助于提高计量的精度。

88、5、通过在每个燃气使用周期结束后，将其标记为“标记燃气使用周期”，并利用之前所有燃气使用周期的数据组成历史燃气周期集合来分析每个用气设备的单位时间燃气用量，该方式利用单位用量集合来计算平均单位时间燃气用量，能够平滑各燃气周期中的波动；燃气使用过程中，由于用户行为改变或设备状况不同，每个周期内的燃气使用情况可能存在波动性；通过历史数据集合计算平均值，可以有效减少由于单个周期异常情况带来的误差，进而提高了计量的稳定性，保证了在长期使用的准确性。

89、6、通过设定误差次数判定阈值k，该方案能够有效过滤偶然出现的单次误差；在燃气计量过程中，个别使用周期可能由于短期因素导致计算偏差，如果仅依靠单个周期的误差进行校准，可能会导致不必要的调整，反而引入更多误差，通过设定k值，系统只有在连续k个周期出现误差时才会进行更进一步的校准分析，这一机制确保了只有在出现持续性误差时，系统才采取修正行动，避免了误差校准的过度敏感性。

90、7、通过误差偏差阈值的设定使得系统能够对误差的严重程度进行灵活判断，在连续的k个误差周期中，通过计算每个周期与标记周期的误差偏差，系统能够识别出误差的趋势和幅度，当误差值集合中所有误差均位于合理范围内，则可以认为这些误差是系统正常的波动，统计校准可以进一步优化这些微小的偏差，但如果误差偏差超出设定阈值，则系统认定这种误差不可校准，从而避免了错误校准引发的进一步数据偏差，通过这一层筛选，确保了系统的鲁棒性，减少了误操作的可能性。

91、8、通过采用了统计校准量，结合标记周期的误差值进行校准修正，进一步提升了数据的精准性，燃气表在后续记录中的数据量m与校准量的乘积相加后，能够动态调整测量结果，保证了燃气消耗数据的实时性和准确性，这种方式不仅能够矫正历史误差，还能随着时间推移对未来数据进行持续优化，使得系统具有良好的自我校准和反馈功能。