摘要：介绍了一种脉冲式涡街流量计计数检测方法以ARM为核心软硬件二次滤波后计量脉冲数量。同时对脉冲幅值、脉冲周期及脉冲输入规律等进行综合对比判断脉冲输入的状态是否正常从而确保脉冲计量正确。
由于涡街流量计"具有测量精度高、量程宽、测量介质广泛、工作温度高(介质温度可达.350℃)、耐腐蚀以及可靠性高等特点广泛应用于石油、化工、轻工及动力供热等行业工业管道介质(如气体、液体及蒸汽等)流体流量的测量多种介质。涡街流量计一般测蒸汽、水等介质的比较多比如热电厂发电会产生蒸汽而蒸汽可以供暖和生产重复使用这样热电厂就可以对外售卖蒸汽。所以要安装流量计来测量输出给用户多少蒸汽，也就是得测蒸汽的流量因此测量必须正确。涡街流量计的检测结果有模拟信号,也有数字脉冲信号输出而脉冲式涡街流量计的检测结果以脉冲方式输出传统的计量方法采用滤波器滤波后由计数器来计量脉冲数量从而计算流量。但这种方式只能计量脉冲数量对脉冲出现的异常情况(如设备故障或者人为原因)等不能进行判别更不能及时反馈。而脉冲出现异常将导致流量计量不正确最终直接影响双方利益。因此迫切需要一种全新的方法不仅可以计量脉冲数量而且当脉冲出现异常状况时也可以及时发现。
1检测方法
脉冲式涡街流量计计数检测方法采用A/D采样配合软件处理的方法对脉冲进行计数和判别。利用高速A/D采集脉冲输入口的电压幅值和平均值软件滤波后根据采集结果统计脉冲数量;将--段时间内采集的电压幅值和平均值与涡街流量计最初安装时的正常电压幅值和平均值进行对比以判断脉冲输出电压是否正常;保存一年的计量数据每次计量结果与-年前同期相比看脉冲数量是否异常。通过电压值和用量的综合对比来判断涡街流量计输出是否正常。
2方案简介
2.1硬件方案
为了完成脉冲计量及检测，必须有一定的硬件作为支撑。本方法的检测装置构成如图1虚线部分所示,由滤波电路、电源�？�、存储单元、时钟、远程通信�？�、人机交互界面和ARM组成。
滤波电路采用无源滤波电路主要滤除干扰信号使输出电压纹波系数降低提高检测正确率。电源�？椴捎枚嘧榈缭垂┱黾觳庾爸霉ぷ魈乇鹱⒁獾氖歉鳤/D采集供电的是1%精度电源，以保证采集精度。
存储�？椴捎锰绱娲⑵骱虵lash相结合的方式。由于要存储一年的流量数据数据量很大。而且采样数据实时采集、实时保存读写也相当频繁。Flash空间大,但读写次数有限;铁电读写速度快、次数多但容量小。因此采用Flash和铁电相结合的方式实时数据先存放在铁电中定时将铁电中的数据转移至Flash中。
时钟单元需自备电池防止终端断电后时钟错误。
远程通信模块用来与数据中心进行信息交互将检测结果以及异常信息等及时传送给数据中心。.
人机交互界面则用于现场显示和设置。
CPU是32位ARM硬件平台,自带12bitA/D采集采集时间5μs3]。采集结束后CPU对采集的数据进行综合处理。
2.2软件方案
软件主要流程如图2所示系统初始化之后,主要进行数据采集、脉冲计数、脉冲检测的循环。
2.2.1采集数据:
5μs采集1个点采集10个点后除去-一个最.大值和一个最小值[4]然后计算平均值。采集值≤(0.3x脉冲基准幅值),计1;采集值≥(0.7x脉冲基准幅值)计2;其他情况计0。采集一个有效数据所需时间为10x5μs=50μus,1s可采集20000个有效数据。每分钟对上述检测为2的电压值取平均计算脉冲幅值，对所有电压值取平均计算脉冲平均值安装调试完成后需保存脉冲幅值和平均值的基准值。
2.2.2脉冲计数
由于数据处理时间为1s与涡街流量计的输出脉冲周期可能不一致。每秒采集时有些脉冲可能被截断为了避免少计脉冲需要对脉冲进行处理。将上一秒最后一段连续为2的数字段及之后所有的数字与本次数据合并-起进行处理。为避免多计脉冲,对本次最后一段连续为2及之后所有的数字不做处理留待下一秒处理。
脉冲统计时遍历数据记录找出并记录每段连续为2的数字段中的2的数量和整条数据记录中为2的数字段的总段数;取出一段数据段记为基准对比段用其他数据段中数字2的数量与之对比记录两段数字2数量的差值在3个之内的总段数然后用每--段数据段为基准对比段重复本次操作;找到差值在3个之内的个数最多的数据段,首先将此段与所有差值在3个之内的数据段都计一个有效脉冲并对这些数据段中2的数量做平均平均值作为基准数量并以此计算脉冲周期然后对不满足差值为3的数据段进行处理。处理方法如下:
a.如果数据段中2的数量少于基准数量但落在应为高电平的时间段内认为是一个有效脉冲否则认为是干扰信号;
b.如果数据段中2的数量多于基准数量先判断这些数据段落在多少个周期内,有多少个周期计多少个有效脉冲。
得出有效脉冲后,对上述所有有效脉冲的周期进行判断判断和相邻的数据段是否落在相同周期内。如果相同则应减去相同周期的个数最终得出有效脉冲总数即为这一-秒的脉冲数。
2.2.3脉冲检测
脉冲检测包括电压值对比和流量的保存与对比两部分。
每分钟对上述检测为2的电压值取平均与初始记录的每分钟幅值对比如果当前幅值介于初始幅值的0.85~1.15倍之间认为脉冲幅值正常否则记一次异常连续5次异常,则认为脉冲幅值异常;每分钟对上述所有的电压值取平均然后与初始记录的每分钟均值作对比,如果当前均值介于初始均值的0.85~1.15倍之间认为脉冲.均值正常,否则记一次异常。连续5次异常则认为脉冲均值异常。
设备保存一年的流量记录每秒流量计量出来之后与一年前同期的流量对比如果变化不多则用当前流量值替换前一年的流量值。如果变化较大计一次流量异常。连续3min流量异常则认为流量异常。流量异常时暂不替换前一年流量待人工确认。如果是正常使用则替换前一年流量否则保持前一年流量不变。
3结束语
该方法检测脉冲式涡街流量计的脉冲数量,通过软硬件二次滤波可有效滤除干扰脉冲保证检测正确。通过对检测结果的综合判断可了解脉冲输入的情况依此了解脉冲式涡街流量计的工作状态确保脉冲式涡街流量计工作在状态保证系统检测的正确率。发现异常情况后及时进行提示,可确保各方的合法利益不受侵害。
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