電子式水表的誤差調(diào)校方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子式水表的誤差調(diào)校方法，包括將水表分類；選取N流量點(diǎn)并獲取每一個(gè)流量點(diǎn)的體積參數(shù)；將水表的體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的離散關(guān)系；采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，完成電子式水表的誤差調(diào)校。本發(fā)明采用自組織特征映射SOM網(wǎng)絡(luò)對(duì)水表進(jìn)行分類，采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電子式水表的參數(shù)曲線進(jìn)行擬合，避免了傳統(tǒng)的線性擬合方法帶來(lái)的特征點(diǎn)與特征點(diǎn)之間線條過于僵硬、或者多項(xiàng)式回歸分析方法帶來(lái)的特征點(diǎn)之間線條波動(dòng)太大的問題，而且本發(fā)明方法進(jìn)行的曲線擬合精度高、數(shù)據(jù)擬合效果更好。
【專利說(shuō)明】
電子式水表的誤差調(diào)校方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種電子式水表的誤差調(diào)校方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在市面上，大多使用的是機(jī)械式水表，其存在計(jì)量精度差，流量范圍小，誤差 可調(diào)性低的問題，而電子式水表是近年來(lái)水表計(jì)量的趨勢(shì)所向。電子式水表計(jì)量原理是通 過直接采樣葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)與通過水表的水量之關(guān)系，計(jì)算葉輪每轉(zhuǎn)所代表的體 積數(shù)（以下簡(jiǎn)稱體積參數(shù)）。體積參數(shù)會(huì)隨著通過水表流量的不同而變化，其變化關(guān)系是非 線性。
[0003] 以目前水表生產(chǎn)技術(shù)，大批量生產(chǎn)的水表無(wú)法共用相同的一組體積參數(shù)就能符合 水表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的器差要求。因此，必須針對(duì)每一只水表，以水表檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際通水測(cè) 試，獲得不同流量下的體積參數(shù)。但是，因?yàn)閷?shí)際操作的限制，只能選定少數(shù)流量點(diǎn)進(jìn)行通 水測(cè)試，無(wú)法涵蓋水表使用的完整計(jì)量范圍。目前市場(chǎng)上的電子水表通常使用線性內(nèi)插值 的方法來(lái)彌補(bǔ)沒有測(cè)試的流量點(diǎn)。因?yàn)樗淼捏w積參數(shù)與流量的關(guān)系是非線性關(guān)系，其對(duì) 體積參數(shù)的推估誤差無(wú)法符合水表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的器差要求，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)市售的電子水表只能在 某些特定流量點(diǎn)符合水表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的器差要求。但是水表在用戶端的實(shí)際使用過程中，其 他流量點(diǎn)所造成的計(jì)量誤差，勢(shì)必造成買賣不公平。
[0004] 目前，智能水表在特征點(diǎn)進(jìn)行校正，然后對(duì)于非特征點(diǎn)的校正則采用數(shù)據(jù)擬合的 方式進(jìn)行校正。目前市面上的電子式水表所使用的識(shí)別擬合方式如線性內(nèi)插方法和多項(xiàng)式 回歸分析方法，其主要缺點(diǎn)是特征點(diǎn)與特征點(diǎn)之間線條過于僵硬(線性擬合方法)或者特征 點(diǎn)與特征點(diǎn)之間線條波動(dòng)太大(多項(xiàng)式回歸分析方法）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種精度更高、數(shù)據(jù)擬合效果更好的電子式水表的誤差調(diào) 校方法。
[0006] 本發(fā)明提供的這種電子式水表的誤差調(diào)校方法，包括如下步驟：
[0007] S1.將電子式水表依據(jù)體積參數(shù)與流量之間的關(guān)系進(jìn)行分類；
[0008] S2.根據(jù)步驟S1的分類結(jié)果，針對(duì)該類電子式水表分別選取N個(gè)流量點(diǎn)，用水表校 驗(yàn)設(shè)備測(cè)試每一個(gè)流量點(diǎn)的體積參數(shù);其中N為正整數(shù)；
[0009] S3.將水表的體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之 間的離散關(guān)系；
[0010] S4.根據(jù)步驟S3得到的體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的離散關(guān)系，采用感知機(jī)網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，得到體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的連續(xù)關(guān)系，從而完成電子式水表的 誤差調(diào)校。
[0011] 步驟S1所述的將電子式水表依據(jù)體積參數(shù)與流量之間的關(guān)系進(jìn)行分類，為采用 S0M網(wǎng)進(jìn)行分類。
[0012]所述的采用SOM網(wǎng)進(jìn)行分類，具體包括如下步驟：
[0013] A.采用單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為S0M輸入，即其輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為Μ個(gè);Μ為正 整數(shù)；
[0014] Β.將每個(gè)表對(duì)應(yīng)的體積參數(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)層，即輸出層；
[0015] C.采用六角結(jié)構(gòu)函數(shù)hextop作為S0M結(jié)構(gòu)函數(shù)；
[0016] D.采用預(yù)先設(shè)置好的X組預(yù)設(shè)參數(shù)集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò);X為正 整數(shù)，X的值越大則訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)越精確；
[0017] E.將單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為輸入，求取該單塊表在競(jìng)爭(zhēng)層輸出的收斂處，即得 到該塊表的分類。
[0018] 所述的輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為7個(gè)，具體可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行配置;預(yù)設(shè)參數(shù)集為 500組。
[0019] 步驟S3所述的將體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周 期之間的離散關(guān)系，具體步驟為：
[0020] a.在檢驗(yàn)水表的條件下，將水表安裝在水表檢驗(yàn)設(shè)備上，輸入恒定流量點(diǎn)Qt，得到 水表葉輪旋轉(zhuǎn)Y周所需時(shí)間Tt;Y為正整數(shù)
[0021 ] b.求得恒定流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)水表葉輪的旋轉(zhuǎn)周期Pt = Tt/Y;
[0022] c.根據(jù)體積參數(shù)與流量關(guān)系的計(jì)算式Vt = Qt*Pt，得到體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期的 關(guān)系式為Vt = Qt*Tt/Y。
[0023] 步驟S4所述的采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，具體包括如下步驟：
[0024] 1)采用如下數(shù)據(jù)作為初始化參數(shù)：以水表葉輪旋轉(zhuǎn)周期Pt為輸入層參數(shù)，體積參 數(shù)Vt作為輸出層，隱藏層1層，包含兩個(gè)神經(jīng)元；
[0025] 2)使用步驟1)所述的數(shù)據(jù)對(duì)感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練Q步為1輪，共訓(xùn)練W輪;Q和 W均為正整數(shù)，Q和W取值越大，則得到的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確度越高；
[0026] 3)求取均方差最小的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為最終網(wǎng)絡(luò)進(jìn)彳丁曲線擬合。
[0027]步驟2)所述的對(duì)感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，為1000步為1輪，共訓(xùn)練6輪。
[0028] 本發(fā)明提供的這種電子式水表的誤差調(diào)校方法，采用自組織特征映射S0M網(wǎng)絡(luò)對(duì) 水表進(jìn)行分類，采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電子式水表的參數(shù)曲線進(jìn)行擬合，避免了傳統(tǒng)的線性擬 合方法帶來(lái)的特征點(diǎn)與特征點(diǎn)之間線條過于僵硬、或者多項(xiàng)式回歸分析方法帶來(lái)的特征點(diǎn) 之間線條波動(dòng)太大的問題，而且本發(fā)明方法進(jìn)行的曲線擬合精度高、數(shù)據(jù)擬合效果更好。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的分類結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 如圖1所示為本發(fā)明的方法流程圖：本發(fā)明提供的這種電子式水表的誤差調(diào)校方 法，包括如下步驟：
[0032] S1.將電子式水表依據(jù)體積參數(shù)與流量之間的關(guān)系進(jìn)行分類；
[0033] 具體可以采用S0M網(wǎng)進(jìn)行分類:具體步驟如下：
[0034] A.采用單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為SOM輸入，即其輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為7個(gè);輸入層 神經(jīng)元個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行配置；
[0035] B.將每個(gè)表對(duì)應(yīng)的體積參數(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)層，即輸出層；
[0036] C.采用六角結(jié)構(gòu)函數(shù)hextop作為S0M結(jié)構(gòu)函數(shù)；
[0037] D.采用預(yù)先設(shè)置好的500組預(yù)設(shè)參數(shù)集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò);預(yù)設(shè) 參數(shù)集的數(shù)據(jù)越大，則訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)越精確；
[0038] E.將單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為輸入，求取該單塊表在競(jìng)爭(zhēng)層輸出的收斂處，即得 到該塊表的分類。
[0039] S2.根據(jù)步驟S1的分類結(jié)果，針對(duì)該類電子式水表分別選取Ν個(gè)流量點(diǎn)，用水表校 驗(yàn)設(shè)備測(cè)試每一個(gè)流量點(diǎn)的體積參數(shù);其中Ν為正整數(shù)；
[0040] S3.將水表的體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之 間的離散關(guān)系；
[0041] 在具體轉(zhuǎn)換時(shí)，首先在檢驗(yàn)水表的條件下，將水表安裝在水表檢驗(yàn)設(shè)備上，輸入恒 定流量點(diǎn)Qt，得到水表葉輪旋轉(zhuǎn)Υ周所需時(shí)間T t; Υ為正整數(shù);然后求得恒定流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)水表 葉輪的旋轉(zhuǎn)周期Pt = Tt/Y;最后根據(jù)體積參數(shù)與流量關(guān)系的計(jì)算式Vt=Qt*Pt，得到體積參數(shù) 與葉輪旋轉(zhuǎn)周期的關(guān)系式為Vt=Q t*Tt/Y。
[0042] S4.根據(jù)步驟S3得到的體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的離散關(guān)系，采用感知機(jī)網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，得到體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的連續(xù)關(guān)系，從而完成電子式水表的 誤差調(diào)校。
[0043] 所述采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，具體包括如下步驟：
[0044] 1)采用如下數(shù)據(jù)作為初始化參數(shù)：以水表葉輪旋轉(zhuǎn)周期Pt為輸入層參數(shù)，體積參 數(shù)Vt作為輸出層，隱藏層1層，包含兩個(gè)神經(jīng)元；
[0045] 2)使用步驟1)所述的數(shù)據(jù)對(duì)感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練Q步為1輪，共訓(xùn)練W輪;Q和 W均為正整數(shù)，Q和W取值越大，則得到的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確度越高；
[0046]在具體實(shí)施時(shí)，采用1000步為1輪，共訓(xùn)練6輪的方式對(duì)感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；
[0047] 3)求取均方差最小的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為最終網(wǎng)絡(luò)進(jìn)彳丁曲線擬合。
[0048] 以下結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：
[0049]以DN50 口徑表為例，將水表安裝在水表臺(tái)體上，使臺(tái)體分別運(yùn)行50m3/h、20m3/h、 10m3/h、5m3/h、lm3/h、0.4m3/h、0.25m 3/h上述點(diǎn)。求得體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之關(guān)系，如下 表所示：
[0050]表1體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期的關(guān)系表
[0052]其中體積參數(shù)為V，葉輪旋轉(zhuǎn)周期為P，Q為流量，N為圈數(shù)，T為時(shí)間。
[0053]將上述P、V的值作為S0M網(wǎng)絡(luò)輸入值，進(jìn)行計(jì)算，得到分類結(jié)果如圖2所示。
[0054]感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)已S0M分類得到的模板作為模板，以水表葉輪旋轉(zhuǎn)周期P作為輸入層參 數(shù)，體積參數(shù)V作為輸出層，隱藏層1層，有兩個(gè)神經(jīng)元。使用上述PV數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練6輪， 每次學(xué)習(xí)1000步，求得MSE(均方差)最小的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以此感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，輸 入值為〇. 1到1 〇〇共1 〇〇〇個(gè)點(diǎn)的周期參數(shù)，輸出值為對(duì)應(yīng)的體積參數(shù)。
[0055] 最終將擬合的曲線存入水表中，進(jìn)行曲線擬合的工作。
[0056] 用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)體對(duì)進(jìn)行曲線擬合后的水表進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果如下表2所示：
[0057] 表2擬合后水表的校驗(yàn)結(jié)果示意表
[0059]可以看到，經(jīng)過曲線擬合后的水表，其誤差率符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且精度較 尚。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電子式水表的誤差調(diào)校方法，包括如下步驟：51. 將電子式水表依據(jù)體積參數(shù)與流量之間的關(guān)系進(jìn)行分類；52. 根據(jù)步驟S1的分類結(jié)果，針對(duì)該類電子式水表分別選取N個(gè)流量點(diǎn)，用水表校驗(yàn)設(shè) 備測(cè)試每一個(gè)流量點(diǎn)的體積參數(shù);其中N為正整數(shù)；53. 將水表的體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的 離散關(guān)系；54. 根據(jù)步驟S3得到的體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的離散關(guān)系，采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行曲線擬合，得到體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的連續(xù)關(guān)系，從而完成電子式水表的誤差 調(diào)校。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于步驟S1所述的將電 子式水表依據(jù)體積參數(shù)與流量之間的關(guān)系進(jìn)行分類，為采用SOM網(wǎng)進(jìn)行分類。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于所述的采用SOM網(wǎng)進(jìn) 行分類，具體包括如下步驟： A.采用單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為SOM輸入，即其輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為Μ個(gè);Μ為正整數(shù)； Β.將每個(gè)表對(duì)應(yīng)的體積參數(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)層，即輸出層； C. 采用六角結(jié)構(gòu)函數(shù)hextop作為SOM結(jié)構(gòu)函數(shù)； D. 采用預(yù)先設(shè)置好的X組預(yù)設(shè)參數(shù)集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò);X為正整數(shù)， X的值越大則訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)越精確； E. 將單塊表的Μ個(gè)體積參數(shù)作為輸入，求取該單塊表在競(jìng)爭(zhēng)層輸出的收斂處，即得到該 塊表的分類。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于所述的輸入層神經(jīng) 元個(gè)數(shù)為7個(gè);預(yù)設(shè)參數(shù)集為500組。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于步驟S3所述 的將體積參數(shù)與流量之間的離散關(guān)系轉(zhuǎn)換為體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期之間的離散關(guān)系，具 體步驟為： a. 在檢驗(yàn)水表的條件下，將水表安裝在水表檢驗(yàn)設(shè)備上，輸入恒定流量點(diǎn)Qt，得到水表 葉輪旋轉(zhuǎn)Y周所需時(shí)間Tt;Y為正整數(shù) b. 求得恒定流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)水表葉輪的旋轉(zhuǎn)周期Pt = Tt/Y; c. 根據(jù)體積參數(shù)與流量關(guān)系的計(jì)算式Vt = Qt*Pt，得到體積參數(shù)與葉輪旋轉(zhuǎn)周期的關(guān)系 式為 Vt = Qt*Tt/Y。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于步驟S4所述 的采用感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合，具體包括如下步驟： 1) 采用如下數(shù)據(jù)作為初始化參數(shù)：以水表葉輪旋轉(zhuǎn)周期Pt為輸入層參數(shù)，體積參數(shù)Vt作 為輸出層，隱藏層1層，包含兩個(gè)神經(jīng)元； 2) 使用步驟1)所述的數(shù)據(jù)對(duì)感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練Q步為1輪，共訓(xùn)練W輪;Q和W均 為正整數(shù)，Q和W取值越大，則得到的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確度越高； 3) 求取均方差最小的感知機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為最終網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行曲線擬合。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子式水表的誤差調(diào)校方法，其特征在于步驟2)所述的對(duì)感 知機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，為1000步為1輪，共訓(xùn)練6輪。
【文檔編號(hào)】G01F25/00GK105865585SQ201610257348
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】陳羽, 黃佑仲, 殷昌華, 朱政堅(jiān), 朱仙子, 楊枝友
【申請(qǐng)人】湖南威銘能源科技有限公司