本發明涉及超聲波燃氣表校準，特別是涉及一種超聲波燃氣表在線智能校準方法。

背景技術：

1、隨著燃氣使用量的不斷增加，燃氣表作為計量裝置在家庭和商業用戶中的普及程度日益提高。傳統的燃氣表大多采用機械計量或靜態電子計量方式，能夠有效記錄用戶的燃氣使用量。然而，隨著技術的進步和使用需求的不斷提高，超聲波燃氣表作為新型的智能計量工具逐漸得到應用。超聲波燃氣表通過超聲波傳感器的工作原理，可以在不接觸介質的情況下，精確測量燃氣流量，從而提高了燃氣計量的準確性和可靠性。其測量方式不僅提高了計量精度，還減少了對設備的磨損，延長了使用壽命。

2、然而，超聲波燃氣表在實際使用過程中也面臨著一些挑戰，其中最為突出的問題之一是如何進行高效、準確的校準。由于在實際應用中，超聲波燃氣表容易受到環境因素的影響，如溫度，尤其是長時間運行后，燃氣表的計量誤差可能會逐漸增大，從而導致測量不準確。因此，為了確保燃氣計量的精確性和可靠性，必須對超聲波燃氣表進行定期的校準和修正。傳統的超聲波燃氣表校準方法通常依賴于人工校準或通過某些固定標準來進行對比校驗。具體的校準過程包括通過人工取樣、對比標準表和燃氣表的讀數等方式，人工檢查校準是否到位。然而，這種方法通常具有較高的人工成本，且容易受到人為操作的影響，導致校準結果的不穩定性。此外，由于人工操作時存在時間延遲及人為疏忽，校準效率較低，也難以滿足大規模推廣的需求。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是提供一種超聲波燃氣表在線智能校準方法，來降低人工校準的誤差。

2、本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種超聲波燃氣表在線智能校準方法，包括以下步驟：

3、監測并實時獲取氣體流過管道時的環境溫度；

4、使用溫度氣體流速補償公式，計算當前溫度下的氣體流速；

5、獲取燃氣管道的橫截面積，并結合所述當前溫度下的氣體流速，得到氣體流量；

6、將所述氣體流量傳送至超聲波燃氣表，并進行顯示；

7、當超聲波燃氣表出現故障時，采用歷史比對法對所述超聲波燃氣表進行校準。

8、所述當前溫度下的氣體流速通過計算得到，其中，v(tcurrent)為當前溫度下的氣體流速，v0為20℃下的氣體流速，tcurrent為當前溫度，β為流速對溫度變化的影響系數，n為非線性指數，t0為20℃。

9、所述流速對溫度變化的影響系數β通過擬合法得到，具體為：

10、定義誤差函數e(β,n)，表示為：其中，vexp(ti)為第i個溫度下測量的氣體流速，ti為第i個溫度值，m為溫度值的數量；

11、分別計算誤差函數e(β,n)對β的偏導數和對n的偏導數，并使用梯度下降法更新β和n；

12、重復上一步驟，當誤差函數e(β,n)的變化量小于誤差函數的變化量閾值時，停止迭代。

13、所述使用溫度氣體流速補償公式，計算當前溫度下的氣體流速前，還包括：通過溫度對聲速影響公式計算當前溫度下的聲速的步驟，所述當前溫度下的聲速通過c(tcurrent)＝c0·(1+α·(tcurrent-t0))計算得到，其中，c(tcurrent)為當前溫度下的聲速，c0為20℃下的聲速，α為氣體聲速對溫度的敏感系數，t0為20℃。

14、所述采用歷史比對法對所述超聲波燃氣表進行校準，具體包括：

15、使用總超聲波燃氣表記錄所有用戶燃氣使用量的總和；

16、將總超聲波燃氣表記為總表，所述總表用于記錄一個區域內所有燃氣的使用量；

17、將分超聲波燃氣表記為分表，所述分表用于記錄單個用戶使用燃氣的量；

18、獲取總表下出現故障的分表，記為故障燃氣表；

19、將總表下故障燃氣表以外的其他分表，記為非故障燃氣表；

20、獲取總表、故障燃氣表和非故障燃氣表的歷史燃氣使用量；

21、獲取故障燃氣表故障出現的時間點，記為故障起始時間點；

22、獲取故障燃氣表故障結束的時間點，記為故障終止時間點；

23、所述故障起始時間點與故障終止時間點均在同一天內；

24、計算故障燃氣表出現故障的故障時間段，故障時間段＝故障終止時間點－故障起始時間點；

25、分別獲取總表和非故障燃氣表在故障時間段內的燃氣使用量，并執行燃氣使用量數據校準策略；

26、所述燃氣使用量數據校準策略包括燃氣使用量第一數據校準策略和燃氣使用量第二數據校準策略；

27、對故障時間段內總表的燃氣使用量執行燃氣使用量第一數據校準策略；

28、對燃氣使用量第一數據校準策略的結果進行分析處理，根據結果判斷是否執行燃氣使用量第二數據校準策略；

29、若執行燃氣使用量第二數據校準策略，則根據燃氣使用量第二數據校準策略的結果，設置故障燃氣表在故障時間段內的實際燃氣使用量；

30、若不執行燃氣使用量第二數據校準策略，則根據燃氣使用量第一數據校準策略的結果，設置故障燃氣表在故障時間段內的實際燃氣使用量。

31、所述對故障時間段內總表的燃氣使用量執行燃氣使用量第一數據校準策略，具體包括：

32、獲取在故障時間段內總表記錄的燃氣使用量，記為當前燃氣使用總量；

33、獲取歷史時間中在故障時間段內總表記錄的燃氣使用量，記為歷史燃氣使用總量；

34、獲取在故障時間段內所有非故障分表的燃氣使用量，記為當前非故障燃氣表記錄量，分別將非故障分表與對應的當前非故障燃氣表記錄量關聯成燃氣使用量數據組；

35、設置一類燃氣用量集合；

36、設置燃氣總使用量偏差閾值；

37、以故障時間段為單位將歷史時間劃分成多個子歷史時間段，獲取子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量；

38、若子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量與當前燃氣使用總量差的絕對值小于或等于燃氣總使用量偏差閾值，則將該子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量錄入一類燃氣用量集合；

39、若子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量與當前燃氣使用總量差的絕對值大于燃氣總使用量偏差閾值，則不將該子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量錄入一類燃氣用量集合。

40、依次選擇一類燃氣用量集合中的每個元素執行以下步驟：

41、將選擇的元素記為燃氣實際總用量；

42、獲取燃氣實際總用量所處的日期，記為索引日期，獲取燃氣實際總用量所處的時間段的端點時間點，所述端點時間點具體為，一段時間的開始時間點和結束時間點，時間點在前的端點時間點記為索引起始時間點，時間點在后的端點時間點記為索引終止時間點；

43、獲取索引日期內，索引起始時間點與索引終止時間點之間的非故障燃氣表的記錄量，記為預選非故障燃氣表記錄量；

44、獲取所有與非故障燃氣表對應的當前非故障燃氣表記錄量，依次判斷當前非故障燃氣表記錄量是否等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量，若都等于，則獲取索引日期內，索引起始時間點與索引終止時間點之間的故障燃氣表的記錄量，記為目標燃氣使用量，將目標燃氣量設置為故障燃氣表在故障時間段內的實際燃氣使用量，并停止燃氣使用量第一數據校準策略；

45、若存在當前非故障燃氣表記錄量不等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量，則將燃氣實際總用量從一類燃氣用量集合中剔除；

46、若一類燃氣用量集合中元素個數不為0，并且未找到故障燃氣表在故障時間段內的實際燃氣使用量，則在一類燃氣用量集合剩余元素中重復上述步驟，直至找到故障燃氣表在故障時間段內的實際燃氣使用量；

47、若一類燃氣用量集合中元素個數為0，則執行燃氣使用量第二數據校準策略。

48、所述執行燃氣使用量第二數據校準策略，具體包括：

49、設置故障燃氣表實際記錄量集合；

50、設置子故障時間段集合；

51、將故障時間段平均分成相等的n個子時間段，并獲取子時間段的長度，記為劃分時間段，并錄入子故障時間段集合中；

52、對于子故障時間段集合中的任意一個元素執行以下分析步驟：

53、獲取子故障時間段內總表的記錄量，記為總表子記錄量；

54、獲取子故障時間段內所有非故障燃氣表的記錄量，記為非故障燃氣表子記錄量；

55、設置燃氣總用量集合；

56、以劃分時間段為單位將歷史時間劃分成多個子歷史時間段，并依次將子歷史時間段中總表記錄的燃氣使用量錄入燃氣總用量集合；

57、遍歷燃氣總用量集合中的元素，若元素不等于總表子記錄量，則將該元素從燃氣總用量集合中剔除，若元素等于總表子記錄量，則繼續遍歷，直至遍歷完所有元素；

58、遍歷燃氣總用量集合中的元素，每次選擇一個元素執行以下分析步驟：

59、將所選擇的元素，記為執行燃氣實際總用量；

60、獲取執行燃氣實際總用量所處的日期，記為索引日期，獲取執行燃氣實際總用量所述的時間段的端點時間點，所述端點時間點具體為，一端時間的開始時間點和結束時間點，時間點在前的端點時間點記為索引起始時間點，時間點在后的端點時間點記為索引終止時間點；

61、獲取索引日期內，索引起始時間點與索引終止時間點之間的非故障燃氣表的記錄量，記為預選非故障燃氣表記錄量；

62、獲取所有與非故障燃氣表對應的非故障燃氣表子記錄量，依次判斷所有非故障燃氣表子記錄量是否等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量。

63、若存在非故障燃氣表子記錄量不等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量，則重復執行燃氣使用量第二數據校準策略，直至所有的非故障燃氣表子記錄量等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量；

64、若非故障燃氣表子記錄量都等于非故障燃氣表對應的預選非故障燃氣表記錄量，則獲取索引日期內，索引起始時間點與索引終止時間點之間的故障燃氣表的記錄量，記為目標燃氣使用量，將目標燃氣使用量錄入故障燃氣表實際記錄量集合中，對子故障時間段集合中剩余元素執行分析步驟；

65、對故障燃氣表實際記錄量集合中的元素求和，將結果設置為在故障時間段內故障燃氣表的記錄量。

66、有益效果

67、由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明通過實時監測管道內環境溫度并計算當前溫度下的聲速，可以精確補償溫度對氣體流速和流量的影響。溫度對聲速的影響公式通過溫度敏感系數k簡化了計算，適用于不同氣體類型。溫度氣體流速補償公式引入溫度系數β和非線性指數n，有效消除溫度變化帶來的誤差，確保流速測量精度。準確測量管道橫截面積將流速轉換為流量，確保在不同管徑中的一致性。實時傳送并顯示補償后的流量數據提升用戶體驗，歷史比對法為超聲波燃氣表提供高效校準方案，確保系統的穩定性與可靠性，優化燃氣表的測量性能。