[發明專利]水表防自轉檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110262347.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113049049B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 謝東;石濤;任亮;陳舜;唐峰;陳宏
• 申請（專利權）人: 福水智聯技術有限公司
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58;G01F15/00
• 代理公司: 成都佳劃信知識產權代理有限公司 51266
• 代理人: 楚鴻艷

本發明提出一種水表防自轉檢測裝置及方法，其特征在于，將水表分為形成水密隔離的傳動腔和計量腔；所述傳動腔內設置有高R值傳動葉輪，以及與高R值傳動葉輪同軸轉動的磁鋼；所述計量腔內設置有連接控制器的分布于磁鋼上方的霍爾檢測陣列；所述高R值傳動葉輪的R值為能夠在低流量情況下檢測到水流運動的經驗值a。其可以檢測水流正反向流動，并通過算法優化得出準確的用水計量值，結構簡單，計量準確。

技術領域

本發明涉及智能水表領域，尤其涉及一種水表防自轉檢測裝置及方法。尤其是能識別因管道壓力變化引發水表低轉速轉動，進一步解決因自轉問題導致的計量不準問題。

背景技術

目前傳統機械水計量原理是通過水流帶動葉輪轉動，進一步帶動計量齒輪轉動實現用水量計量。通常供水管道中都會存在一定的溶解空氣，進而形成管道氣泡，這些管道中氣泡受到用水管道壓力，氣壓等變動作用，會促使管內的水流動，通過管內空氣體積的膨脹或收縮來改變空氣的壓力，形成新的平衡，這個過程形成了水表的轉動。由于機械水表在設計考慮到水流單向流動特點，正向流動和反向流動葉輪始動值不一致，反向流動葉輪轉速也小于正向流動，導致傳統水表計量不準確。采用霍爾傳感器和磁鋼進行計量的智能水表在基本水表結構上也與上述機械水表沒有實質區別，同樣也存在類似的計量不準確問題，這在小水流量的情況下表現得尤為明顯。

發明內容

為了克服并降低傳統水表在自轉時計量不準確的不足,本發明提出了一種新型的水表防自轉檢測裝置及方法，該水表雙向靈敏度高，通過內置霍爾檢測陣列檢測葉輪雙向轉動，并通過內置雙向走水模型，綜合雙向走水母線和自轉用水模型將葉輪轉動轉化為用水量，提高了水表計量精度。

其具體采用以下技術方案：

一種水表防自轉檢測裝置，其特征在于：將水表分為形成水密隔離的傳動腔和計量腔；所述傳動腔內設置有高R值傳動葉輪，以及與高R值傳動葉輪同軸轉動的磁鋼；所述計量腔內設置有連接控制器的分布于磁鋼上方的霍爾檢測陣列；所述高R值傳動葉輪的R值為能夠在低流量情況下檢測到水流運動的經驗值a。

優選地，所述霍爾檢測陣列為在檢測板上幾何空間內多個位置安裝的多個霍爾傳感器。

優選地，所述高R值傳動葉輪的輪軸上部設置有傳動齒輪，所述傳動齒輪上設置有磁鋼。

以及基于以上水表防自轉檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：建立水表正反向葉輪運動模型，包括：

在不同恒定流量點下，測量葉輪正向轉動速度和流量的關系；

在不同恒定流量點下，測量葉輪反向轉動速度和流量的關系；

步驟S2：通過霍爾檢測陣列獲取葉輪運動速度和方向并計算水流量。

優選地，在步驟S2中：

霍爾檢測陣列通過檢測磁場變化，獲得正交波形輸出；通過兩組波形相位差獲取葉輪運動方向；通過脈沖波形獲取葉輪運轉速度s；通過水流運動模型圖查找橫坐標s對應的m：

其中，L為水流量；m_i為葉輪一圈脈沖對應水量；總用水量＝正向水量-反向水量。

優選地，在步驟S2中，對于非測量點的m-t對應關系，采用直線擬合或采用最小二乘法曲線擬合獲得。

優選地，還包括步驟S3：

建立自轉運動模型以消除累計誤差：

在設定時間t內，將正向轉速sS的正向轉動視為自轉模型，在隨后的t1時間內如果發生葉輪反轉速度s1S’，則進行自轉流量抵扣；

其中，S為自轉正轉速率上限，S’為反轉速率上限。