一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法及系统与流程

1.本发明涉及超声波燃气表计量数据处理技术领域，具体涉及一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法及系统。


背景技术：

2.超声波燃气表与流量计精度高、压损小，运维简便、无运动部件高可靠；继孔板流量计、涡轮流量计之后，成为第三种赋予贸易结算资质的燃气法定计量器具，现有的对超声波燃气表与流量计的检定方法大多为卡尔曼滤波法。
3.卡尔曼滤波是一系列数学方程的总称，它采用最小化均方误差的准则，用迭代的方式求取最优解，每个迭代分为两个步骤：
4.步骤1，利用过去状态对当前状态进行估计，即“预测”；
5.步骤2，观测当前状态，用观测值对估计值进行修正，即“修正”。
6.应用卡尔曼滤波处理超声波燃气表、流量计流量数据，在一定时间周期后，可以得到稳定有效的数据输出。
7.参照图1，图1为卡尔曼滤波仿真的数据统计图，图中a段数据表示输入数据，b段数据表示输出数据，根据图1即可明显看出，卡尔曼滤波仿真应用于超声波燃气表与流量计的检定工作中存在一定的稳定性和响应速度的缺陷，其初始值稳定速度较慢，响应速度和滤波稳定性成反比且相对固定，数据切换需要一定程度的稳定时间，这就造成了在超声波燃气表检定过程中，流量数据不能有效的输出，快速的切换以及切换后快速得到稳定的滤波数据，所以，需要设计一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法及系统来解决上述问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供如下技术方案：
9.一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法，包括以下步骤：
10.设定动态因子与滤波因子；
11.根据所述动态因子与所述滤波因子计算出滤波系数加权和；
12.输入滤波数据；
13.根据所述滤波因子与所述滤波数据计算出输入数据加权和；
14.根据所述滤波系数加权和与所述输入数据加权和计算出滤波数据输出结果。
15.进一步，所述滤波系数加权和的计算方法为：sumk＝sumk*(k-t)/k+1+p/k，即sumk＝(k+p)/t，其中sumk表示所述滤波系数加权和，k表示所述滤波因子，t表示时间，p表示所述动态因子。
16.进一步，所述输入数据加权和的计算方法为：sumv＝sumv*(k-1)/k+vin，即sumv＝k*vin，其中sumv表示所述输入数据加权和，vin表示所述滤波数据。
17.进一步，所述滤波数据输出结果的计算方法为：vout＝sumv/sumk，其中vout表示
所述滤波数据输出结果。
18.一种用于实现上述任一项所述方法的系统，包括滤波系数计算模块、滤波数据计算模块以及滤波结果计算模块，其中，
19.所述滤波系数计算模块用于计算所述滤波系数加权和；
20.所述滤波数据计算模块用于接收输入的所述滤波数据，并计算所述输入数据加权和；
21.所述滤波结果计算模块用于计算滤波数据输出结果。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
23.本发明通过单独计算出滤波系数加权和与输入数据加权和，然后再通过滤波结果计算模块计算出滤波数据输出结果，相比于传统的卡尔曼滤波仿真法，本发明所公开的方法初始值稳定速度较快，可以快速切换不同流量点并得到稳定数据输出，有着快速输出稳定数据、数据稳定度高、流量点灵活切换等特性，为产品的精度检定及计量提供高效，稳定的数据支撑。
附图说明
24.图1为卡尔曼滤波仿真的数据统计图；
25.图2为本发明公开的一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波方法的数据统计图；
26.图3为本发明公开的一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的系统流程图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
29.参照图2，图中，a段数据表示输入数据，b段数据表示输出数据，一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法，其特征在于：包括以下步骤：
30.设定动态因子与滤波因子，其中滤波因子即滤波数据容器，动态因子会影响滤波动态相应速度；
31.根据动态因子与滤波因子计算出滤波系数加权和，滤波系数加权和即存储滤波系数总和，滤波系数加权和的计算方法为：sumk＝sumk*(k-t)/k+1+p/k，即sumk＝(k+p)/t，其中sumk表示滤波系数加权和，k表示滤波因子，t表示时间，p表示动态因子；
32.输入滤波数据；
33.根据滤波因子与滤波数据计算出输入数据加权和，输入数据加权和的计算方法为：sumv＝sumv*(k-1)/k+vin，即sumv＝k*vin，其中sumv表示输入数据加权和，vin表示滤波数据；
34.根据滤波系数加权和与输入数据加权和计算出滤波数据输出结果，滤波数据输出结果的计算方法为：vout＝sumv/sumk，其中vout表示滤波数据输出结果。
35.与图1显示的卡尔曼滤波仿真数据统计图相比，本发明所公开的方法初始值稳定
速度较快，可以快速切换不同流量点并得到稳定数据输出，为燃气表的检定及计量提供有效的数据保障。
36.参照图3，一种用于实现上述任一项方法的系统，包括滤波系数计算模块、滤波数据计算模块以及滤波结果计算模块，其中，
37.滤波系数计算模块用于计算滤波系数加权和；
38.滤波数据计算模块用于接收输入的滤波数据，并计算输入数据加权和；
39.滤波结果计算模块用于计算滤波数据输出结果。
40.本系统的工作流程如下：
41.滤波系数计算模块计算出滤波系数加权和，滤波数据计算模块根据输入的滤波数据计算出输入数据加权和，然后分别将滤波系数加权和与输入数据加权和传递给滤波结果计算模块，通过滤波结果计算模块计算出滤波数据输出结果。
42.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法，其特征在于：包括以下步骤：设定动态因子与滤波因子；根据所述动态因子与所述滤波因子计算出滤波系数加权和；输入滤波数据；根据所述滤波因子与所述滤波数据计算出输入数据加权和；根据所述滤波系数加权和与所述输入数据加权和计算出滤波数据输出结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述滤波系数加权和的计算方法为：sumk＝sumk*(k-t)/k+1+p/k，即sumk＝(k+p)/t，其中sumk表示所述滤波系数加权和，k表示所述滤波因子，t表示时间，p表示所述动态因子。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述输入数据加权和的计算方法为：sumv＝sumv*(k-1)/k+vin，即sumv＝k*vin，其中sumv表示所述输入数据加权和，vin表示所述滤波数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述滤波数据输出结果的计算方法为：vout＝sumv/sumk，其中vout表示所述滤波数据输出结果。5.一种用于实现权利要求1～4任一项所述方法的系统，其特征在于：包括滤波系数计算模块、滤波数据计算模块以及滤波结果计算模块，其中，所述滤波系数计算模块用于计算所述滤波系数加权和；所述滤波数据计算模块用于接收输入的所述滤波数据，并计算所述输入数据加权和；所述滤波结果计算模块用于计算滤波数据输出结果。

技术总结
本发明公开了一种超声波燃气表、流量计流量稳定滤波的方法及系统，该方法包括以下步骤：设定动态因子与滤波因子；根据所述动态因子与所述滤波因子计算出滤波系数加权和；输入滤波数据；根据所述滤波因子与所述滤波数据计算出输入数据加权和；根据所述滤波系数加权和与所述输入数据加权和计算出滤波数据输出结果；该系统包括用于实现上述方法的滤波系数计算模块、滤波数据计算模块以及滤波结果计算模块。本发明所公开的方法初始值稳定速度较快，可以快速切换不同流量点并得到稳定数据输出，有着快速输出稳定数据、数据稳定度高、流量点灵活切换等特性，为产品的精度检定及计量提供高效，稳定的数据支撑。稳定的数据支撑。稳定的数据支撑。


技术研发人员：秦凯 姚金龙 杨铮 黄双峰 王贺超 梁永强 王茜 刘薇薇
受保护的技术使用者：廊坊新奥智能科技有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8