專利名稱：：流量計算系統(tǒng)及流量計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用來進行高精度流量測量二次處理的流量計算系統(tǒng)，該流量計算系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于石油、石化、化工、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥以及城市燃氣、供熱等行業(yè)的流量測量、能源計量以及組建計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，特別適用于貿(mào)易計量，貴重介質(zhì)計量的場合。
背景技術(shù)：
：對于流量測量一般由一次檢測原件、變送器和二次顯示儀表組成。二次儀表的功能是根據(jù)變送器輸出的標準信號計算出流量，對應(yīng)不同類別的檢測裝置，有不同的特定的計算方法。檢測裝置不同，就需要選用不同的二次儀表，這樣二次儀表的通用性差，造成儀表維護的不方便和設(shè)備成本的增高。如果在一臺二次表內(nèi)依據(jù)有關(guān)國際標準與建議、國家與行業(yè)標準，針對不同介質(zhì)和流量計類型建立多種數(shù)學模型和相應(yīng)計算軟件，對應(yīng)不同流量計類型，設(shè)定不同的計算模型，這樣一臺二次表可適應(yīng)多種變送器信號，從而節(jié)省投資，提高維護效率。目前各個企業(yè)都在進行信息化建設(shè)，需要大量的數(shù)據(jù)支持，以前的人工抄表、人工錄入已不能滿足數(shù)據(jù)處理的需要，況且企業(yè)人員精簡，個人維護區(qū)域加大，不可能如以前一樣每天去現(xiàn)場對每臺儀表進行點檢。這樣，儀表的數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控功能成為一種迫切的需求。為可靠、實時地采集數(shù)據(jù)，應(yīng)該充分利用企業(yè)為信息化建設(shè)而搭建起來的主干網(wǎng)，但目前的二次表均無以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，不支持internet協(xié)議(有些甚至沒有串行通信接口)，要實現(xiàn)采集，必須增加通信設(shè)備，一方面與二次表進行串口通信采集數(shù)據(jù)，另一方面與以太網(wǎng)連接，傳輸數(shù)據(jù)。在二次表上增加網(wǎng)絡(luò)接口，嵌入internet協(xié)議，對于完成采集，降低采集成本也是纟艮有必要的。綜上所述，開發(fā)一種多元化智能計算并具有網(wǎng)絡(luò)連4^功能的設(shè)備很有必要，這樣的設(shè)備將不再是上述傳統(tǒng)意義上的二次表，可稱之為"流量計算系統(tǒng)"。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種流量計算系統(tǒng)，其針對不同介質(zhì)和流量計類型建立多種數(shù)學模型和相應(yīng)計算軟件，對應(yīng)不同流量計類型，設(shè)定不同的計算模型，該流量計算系統(tǒng)可適應(yīng)多種變送器信號，從而節(jié)省投資，提高維護效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案流量計算系統(tǒng)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其為流量計算系統(tǒng)和被測量之間的數(shù)據(jù)采集接口，對流量、壓力、溫度、頻率信號進行采樣并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷的方式通知流量計算裝置，有流量計算裝置讀??；流量計算裝置，其包括，處理器；程序存儲器；以及，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進行數(shù)據(jù)通訊的通信接口；所述程序存儲器內(nèi)有流量計算模塊，所述流量計算模塊進一步包括硬件驅(qū)動模塊，該模塊主要實現(xiàn)LCD屏的顯示及背光的控制，鍵盤的響應(yīng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的采集功能；本機數(shù)據(jù)采集模塊，其完成經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理及運算模塊，其將采集的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，并根據(jù)不同的測量介質(zhì)進行相應(yīng)的計算得到最終的流量相關(guān)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)流程控制模塊，對系統(tǒng)的整個流程進行控制，調(diào)度各個模塊的數(shù)據(jù)傳遞以及處理時間，處理各才莫塊共享資源的沖突；數(shù)據(jù)存儲模塊，其對從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置讀取的數(shù)據(jù)按固定格式進行本地存儲。為實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案流量計算方法，包括如下過程I、假設(shè)采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為AD,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系可以計算出對應(yīng)的電壓值V=((AD-0x8000)-10000)/10000(伏)II、分別輸入標準信號4mA和20mA，進行零點和終點校驗，得到最大電壓V2和最小電壓VI，這樣電壓與電流信號的線性關(guān)系已確定，根據(jù)電壓值可以計算出相應(yīng)的流量差壓值A(chǔ)P，可以得到如下的等式關(guān)系(Vc-VI)/(AP-4)=(V2-VI)/(20-4)由上面等式可推出△P=16*(Vc誦Vl)/(V2-V1)+4;同樣，壓力值P為P=16*(Vc-Vl)/(V2-V1)+4;計算溫度時，同樣通過變阻箱分別接入50歐和247歐電阻時進行零點和終點校驗，再根據(jù)電壓與電阻的線性關(guān)系可計算出相應(yīng)的電阻值，然后將計算得到的電阻以及熱電阻采用的材料，最后通過國標的工業(yè)查表法得到相應(yīng)的溫度值T:III、根據(jù)介質(zhì)不同分別計算介質(zhì)的瞬時流量Q，其中，如果介質(zhì)為液體，則Q-K!*sqrt(AP);當AP取最大值20，并測得此時瞬時流量Q，從而確定K,;如果介質(zhì)為一般氣體，則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中P測=P()+PP設(shè)=P0+PsT測=To+TT設(shè)=T0+TsTS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計溫度值PS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計壓力值P:實際測得的壓力值T:實際測得的溫度值T0:基準溫度為273.16°CP0:基準壓力為0.10113MPa當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q,從而確定K如果介質(zhì)為過熱蒸汽，則Q=K3*sqrt(AP*p)P為當前蒸汽密度，用二維查表法得到，索引項為測得的溫度和壓力；當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q，從而確定K如果介質(zhì)為飽和蒸汽，則Q=K4*sqrt(AP*p)p為當前蒸汽密度，用一維查表法得到，索引項為測得的溫度或壓力；當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q,從而確定K4;IV、根據(jù)所述瞬時流量Q計算累計流量S,計算公式為S=i:(Q*At)。本發(fā)明流量計算系統(tǒng)具有如下功能*讀取一次測量設(shè)備送過來的流量、壓力、溫度等測量信號。對獲取的一次測量信號進行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，并進行數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲。*對一次測量設(shè)備的不同輸出信號，可通過硬件和軟件進行配置，使其滿足測量的需要。*有很靈活的系統(tǒng)可擴展性。由于采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計，用戶可以根據(jù)實際一次測量設(shè)備的多少來決定流量計算系統(tǒng)的內(nèi)部板卡的配置數(shù)量。圖l是模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是流量計算裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3是流量計算模塊結(jié)構(gòu)圖4是累計流量與瞬時流量和時間的關(guān)系圖5是電流與電壓關(guān)系圖。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。具體實施例方式流量計算系統(tǒng)包括才莫數(shù)轉(zhuǎn)換裝置和流量計算裝置。模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置是流量計算系統(tǒng)和被測量之間的數(shù)據(jù)采集接口，主要擔負對流量、壓力、溫度、頻率信號進行采樣并進行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，并將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷的方式通知流量計算裝置，由流量計算裝置來讀取。每個流量計算系統(tǒng)共有兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，每個模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置有兩個獨立的信號采集通道，流量計算系統(tǒng)共有4個信號采集通道，分別為通道1~4，可處理4路流量及相應(yīng)壓力、溫度補償信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置主要性能參數(shù)如下*壓力信號輸入類型420mA或05V*流量信號輸入類型420mA或05V，或05KHz頻率輸入*溫度信號輸入類型PT100熱電阻，K、E型熱電偶*流量信號輸出類型4~20mA參見圖1,模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置主要由總線接口、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、A/D轉(zhuǎn)換、流量信號釆樣、壓力信號采樣、溫度信號采樣、頻率輸入、^=莫擬量輸出、開關(guān)量輸入/輸出共9個部分組成?？偩€接口是流量計算裝置控制模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置正常工作的控制總線接口。總線接口由PC104(P703A,P703B)插座和三片74ALVC164245DL(U901、U902、U903)構(gòu)成，74ALVC164245DL將總線進行隔離和電平轉(zhuǎn)換?？偩€輸入端(接流量計算裝置)電平為+5V,總線輸出端(接FPGA)電平為+3.3V。總線信號包括數(shù)據(jù)、地址、中斷、讀/寫、片選、復(fù)位及電源和i也。FPGA是模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的控制核心。它接收來自控制總線的控制命令。讀取流量信號、壓力信號、溫度信號的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，產(chǎn)生中斷通知流量計算裝置讀取A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。在流量計算裝置的控制下，對輸入的頻率信號進行計數(shù)，讀取開關(guān)量輸入狀態(tài)?？刂颇M量的輸出，控制開關(guān)量的輸出狀態(tài)。A/D轉(zhuǎn)換對流量信號、壓力信號、溫度信號進行A/D轉(zhuǎn)換。輸出結(jié)果送往FPGA。共有2個A/D轉(zhuǎn)換器，分別擔負兩個測量通道的信號A/D轉(zhuǎn)換任務(wù)。A/D轉(zhuǎn)換主要由兩部分組成，第一部分由A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC7135CN及外圍電路組成，第二部分由模擬開關(guān)芯片HCF4051組成。流量信號采樣對輸入的代表流量的電信號(4~20mA、0~5V)進行采樣，并將采用結(jié)果送往A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換。共有2路采樣電路，分別對兩個測量通道的流量信號進行采樣。壓力信號采樣對輸入的代表壓力的電信號(420mA、0~5V)進行采樣，并將采用結(jié)果送往A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換。共有2路采樣電路，分別對兩個測量通道的壓力信號進行采樣。溫度信號采樣對輸入的代表溫度的電信號(熱電阻、熱電偶)進行采樣，并將采用結(jié)果送往A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換。共有2路采樣電路，分別對兩個測量通道的溫度信號進行采樣。本才莫塊可以分別對熱電阻和熱電偶兩種測溫元件進行信號采樣。熱電阻是一種溫度敏感元件，當溫度升高時其阻值增大，溫度降低時阻值減小。各種型號的熱電阻，其溫度變化對應(yīng)的阻值各有不同，本設(shè)備是針對PT100型熱電阻設(shè)計。該型號的熱電阻也是目前應(yīng)用最廣泛的型號。熱電偶是一種熱電轉(zhuǎn)換元件，當溫度升高時，熱電偶兩端的輸出電壓會增大，當溫度下降時，元件兩端的輸出電壓會減小。各種型號的熱電偶，其溫度變化對應(yīng)的輸出電壓各有不同，本設(shè)備是針對K型和E型熱電偶而設(shè)計。頻率輸入對輸入的代表流量信號的頻率信號進行濾波、整形，然后送往FPGA進行計數(shù)處理。共有2路采樣電路，分別對兩個測量通道的頻率信號進行采樣。模擬量輸出接收來自FPGA的頻率信號，將此頻率信號轉(zhuǎn)換為420mA電流信號輸出，共有兩路轉(zhuǎn)換電路，分別對應(yīng)兩個通道的模擬量輸出。開關(guān)量輸入將開關(guān)量輸入信號送往FPGA進行采樣。每個通道都有l(wèi)路開關(guān)量輸入。通過硬件設(shè)置，可接收有源或無源開關(guān)信號的接入。有源輸入輸入高低電平來代表開關(guān)信號。高電平為+5V，低電平為0V。無源輸入用短路和開路代表開關(guān)信號。短路為開，開路為關(guān)。開關(guān)量輸出接收來自FPGA發(fā)來的命令，控制開關(guān)量輸出繼電器動作，輸出開關(guān)量信號。開關(guān)量的輸出由繼電器的結(jié)點開啟或閉合來實現(xiàn)。使用時通過硬件設(shè)置成常開或常閉狀態(tài)。共有2路開關(guān)量輸入和2路開關(guān)量輸出電路。分別對應(yīng)兩個通道的開關(guān)量輸入和輸出。流量計算裝置是流量計算系統(tǒng)的控制核心，擔負數(shù)據(jù)的采集、計算處理、存儲、上傳、顯示、系統(tǒng)參數(shù)，沒置等^f壬務(wù)。其處理器采用S698-MIL芯片。該芯片為現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，具有SPARC架構(gòu)的32位微處理器。該芯片帶有UART、USB、NETWORK、IIC、SPI等多種通信接口。完全能夠滿足流量計算系統(tǒng)的設(shè)計需要。減少了外圍器件的數(shù)量。流量計算裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。下面對流量計算裝置內(nèi)的各個模塊進行詳細介紹CPU:其為是流量計算裝置的核心器件，擔負所有的輸入輸出、數(shù)據(jù)處理和通信任務(wù)。CPU模塊主要由S698-MIL微處理器和外部時鐘電路、和電源濾波電^各組成。總線接口其為流量計算裝置CPU控制其它各功能模塊板的控制總線接口。程序存儲器通過地址和數(shù)據(jù)總線和CPU相連，存儲流量計算系統(tǒng)的處理程序。系統(tǒng)復(fù)位后，CPU將其內(nèi)部的程序壓縮文件調(diào)入^L據(jù)存儲器，解壓后運行。數(shù)據(jù)存儲器通過地址和ft據(jù)總線和CPU相連，系統(tǒng)復(fù)位后，CPU將程序存儲器內(nèi)部的程序壓縮文件調(diào)入數(shù)據(jù)存儲器，解壓后運行，并存儲程序運行過程中產(chǎn)生的中間變量。復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD):其通過地址和數(shù)據(jù)總線與CPU相連，進行總線地址譯碼，中斷信號處理。串行FLASH:其通過SPI接口和CPU相連，存儲流量測試數(shù)據(jù)。RS-232接口接CPU自帶的UART接口，經(jīng)MAX232芯片轉(zhuǎn)換為RS-232信號。主要用來上傳本機測量數(shù)據(jù)，通過控制終端下傳控制命令。RS-485:接CPU自帶的UART接口，經(jīng)MAX485芯片轉(zhuǎn)換為RS-485信號。主要用來上傳本機冊測量數(shù)據(jù)，采集并上傳其他二次表的測量數(shù)據(jù)。RS-422:接CPU自帶的UART接口，經(jīng)MAX488芯片轉(zhuǎn)換為RS-422信號。網(wǎng)絡(luò)接口接CPU自帶的以太網(wǎng)接口，經(jīng)DM9161E電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)10M/100M的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸，主要擔負測量數(shù)據(jù)的遠程上傳，及對流量計算系統(tǒng)的遠程參數(shù)設(shè)置。實時時4中通過CPU的1IC總線和DS1307相連，讀取時間信息，并對當前時間進行設(shè)置。1XD接口通過地址和數(shù)據(jù)總線和LCD顯示屏相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和菜單的顯示。鍵盤接口接CPU的普通I/0口，實現(xiàn)鍵盤掃描，根據(jù)不同的鍵值，系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。USB接口由CPU自帶的USB接口擴展而來，主要用于流量計算系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的倒出。電源電路給流量計算裝置的各部分提供工作電源。流量計算模塊是執(zhí)行流量計算的核心模塊，其為位于所述程序存儲器中的應(yīng)用程序，參見圖3，流量計算模塊主要包括硬件驅(qū)動模塊、本機數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及運算模塊、系統(tǒng)流程控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、RS485數(shù)據(jù)采集模塊、報警處理才莫塊、審計處理才莫塊、人機交互模塊。主要采用LINUX下多線程編程方式，實現(xiàn)多任務(wù)的處理，流量計算模塊中各模塊詳細介紹如下硬件驅(qū)動模塊主要包括LCD驅(qū)動、鍵盤驅(qū)動、A/D轉(zhuǎn)換驅(qū)動、GPIO驅(qū)動等，其它驅(qū)動均采用LINUX內(nèi)核中的標準驅(qū)動。該模塊主要實現(xiàn)LCD屏的顯示及背光的控制，鍵盤的響應(yīng)，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的采集等功能。本機數(shù)據(jù)采集模塊該模塊主要完成經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)采集，目前采樣頻率為640毫秒。采集數(shù)據(jù)包括流量、壓力、溫度、室溫、頻率等。機數(shù)據(jù)采集模塊在系統(tǒng)中是一個單獨的任務(wù)，主要是從緩沖讀取A/D轉(zhuǎn)換后的原始數(shù)據(jù)，此線程在系統(tǒng)啟動后就一直執(zhí)行。其算法描述是主要使用循環(huán)隊列方式和二維結(jié)構(gòu)數(shù)組，用頭尾指針來保證底層跟應(yīng)用層讀寫數(shù)據(jù)的同步，防止讀寫錯誤。每次讀取緩沖數(shù)據(jù)時，直到尾指針跟頭指針相等時，即繼續(xù)讀取下一通道的數(shù)據(jù)，讀取正確的數(shù)據(jù)后調(diào)用數(shù)據(jù)處理及運算沖莫塊進行處理。數(shù)據(jù)處理及運算模塊該模塊主要將采集的數(shù)據(jù)進行一系列的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)不同的測量介質(zhì)進行相應(yīng)的計算得到最終的流量相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理及運算模塊主要是將采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換和處理，再根據(jù)測量介質(zhì)進行調(diào)用相應(yīng)的算法，最終計算出瞬時流量，累積流量，壓力，溫度值。具體算法如下參見圖4，圖4是本發(fā)明流量計算方法的數(shù)據(jù)變換關(guān)系圖。假設(shè)采集的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為AD,通過A/D轉(zhuǎn)換關(guān)系可以計算出對應(yīng)的電壓^i:V=((AD-0x8000)-10000)/10000(伏)計算時如果AD數(shù)據(jù)大于0x8000，數(shù)據(jù)為正；如果數(shù)據(jù)小于0x8000，數(shù)據(jù)為負。其中，在計算差壓和壓力前，先分別輸入標準信號4mA和20mA，進行零點和終點校驗。參見圖5,這樣電壓與電流信號的線性關(guān)系已確定，根據(jù)電壓值可以計算出相應(yīng)的電流值A(chǔ)P，即4-20mA的值，可以得到如下的等式關(guān)系(Vc-VI)/(AP-4)=(V2-VI)/(20國4)由上面等式可推出△P=16*(Vc-Vl)/(V2-V1)+4計算溫度時，同樣通過變阻箱分別接入50歐和247歐電阻時進行零點和終點校驗。再根據(jù)電壓與電阻的線性關(guān)系可計算出相應(yīng)的電阻值，然后將計算得到的電阻以及熱電阻采用的材料(PtlOO、Cu50、CulOO、BA1、BA2)，目前采用的是PtlOO。最后通過國標的工業(yè)查表法得到相應(yīng)的溫度值。四種介質(zhì)的瞬時流量計算公式分別如下1.液體(任何介質(zhì))輸入信號為差壓APQ二Ki*sqrt(AP);當AP耳又最大il20，并測-彈此時瞬時流量Q，從而確定Ki;2.—般氣體Q=K2*sqrt(AP*(P^J*T設(shè))/(P設(shè)*T測))其中P測=Po+PP設(shè)-Po+PsT測=T0+TT設(shè)=T0+TsTS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計溫度值PS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計壓力值P:實際測得的壓力值T:實際測得的溫度值T0:基準溫度為273.16°CP0:基準壓力為0.10113MPa當AP、P和T均取最大值20,并測得此時瞬時流量Q，從而確定K2;3.過熱蒸汽Q=K3*sqrt(AP*p)p為當前蒸汽密度，用二維查表法得到，索引項為測得的溫度和壓力。當AP、P和T均取最大值20,并測得此時瞬時流量Q,從而確定K3;4.飽和蒸汽<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>p為當前蒸汽密度，用一維查表法得到，索引項為測得的溫度或壓力。當厶P、P和T均耳又最大值20，并測得此時瞬時流量Q，從而確定K查表也是根據(jù)表中所在的位置，找到相鄰的兩點確定一個線性關(guān)系，再根據(jù)這個線性關(guān)系計算出所要查找的值。如果是二維表，先簡化成一維表再逐步進行查詢和計算。下面以過熱蒸汽二維查表法為例進行說明表l過熱蒸汽密度二維表<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>比如所要查表的索引項分別為溫度T-160。C，壓力P-0.12MPa(以下均省略單位)，查找對應(yīng)的密度值，主要分四個步驟進行查找。1.先根據(jù)溫度和壓力值找到表所在的位置，通過查找當前溫度在150至170之間，壓力在0.10至0.15之間。2.根據(jù)壓力為0.10和0.15，溫度為150度時對應(yīng)的密度值，計算出壓力為0.12，溫度為150時的密度值，定義為pl。3.根據(jù)壓力為0.10和0.15,溫度為170度時對應(yīng)的密度值，計算出壓力為0.12，溫度為170時的密度值，定義為p2。4.根據(jù)溫度為150和170,壓力為0.12時對應(yīng)的密度，計算出壓力為0.12,溫度160時的密度值。其他在此模塊中要注意進行一些小信號的剔除處理，此模塊處理時間不能過長，以免影響實時性，處理完的數(shù)據(jù)要立即更新，隨時供顯示、存儲和上傳調(diào)用。瞬時流量是指系統(tǒng)測量的當前時刻該介質(zhì)的流速(一般以小時計算)，其中液體和一般性氣體都采用體積流量計量方式，單位為m3/h。飽和蒸汽和過熱蒸汽都采用質(zhì)量流量計量方式，單位為kg/h。累積流量為每個時刻的瞬時流量的樣么積分。積分間隔At取決于采樣頻率，間隔越小，累積流量越精確，它與瞬時流量的關(guān)系圖4所示。在圖4中，S為面積值，圖中At越小S越接近真實值；計算公式為S=S(Q*At);S溢出后自動規(guī)零。系統(tǒng)流程控制模塊該模塊主要是對系統(tǒng)的整個流程進行控制，調(diào)度各個子模塊的數(shù)據(jù)傳遞以及處理時間，處理各才莫塊共享資源的沖突，其中包括數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、傳輸?shù)忍幚?。算法描?人本機通道到RS485通道按順序依次進行處理，顯示刷新的時間間隔為2秒，實時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳的時間間隔為5秒。每隔5秒查詢一次存儲區(qū)，若存儲區(qū)有數(shù)據(jù)則先逐條上傳完存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，再上傳實時數(shù)據(jù)；若沒有則直接上傳實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲模塊對每個通道數(shù)據(jù)按固定格式進行本地存儲，目前采用8M的SPIFLASH進行存儲，主要是為了實現(xiàn)一些界面參數(shù)設(shè)置、歷史記錄、系統(tǒng)管理參數(shù)斷電后永久保存。網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊該模塊主要是將本地數(shù)據(jù)在設(shè)定的間隔時間，采用TCP/IP方式發(fā)送給服務(wù)器。同時，接收服務(wù)器發(fā)送的遠程控制數(shù)據(jù)，并在本地進行相應(yīng)的修改，與后臺保持一致。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，服務(wù)器可以將多臺設(shè)備定時存儲的數(shù)據(jù)進行集中管理和分析，增強了數(shù)據(jù)的安全性和完整性。算法描述先獲得服務(wù)器的地址與端口號，創(chuàng)建SOCKET,與服務(wù)器建立連接。連接的方式一定要設(shè)置成非阻塞方式，系統(tǒng)通過調(diào)用InitNetWork()實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，調(diào)用SendToServer實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送。在發(fā)送和接收過程中，進行了超時處理，如果網(wǎng)絡(luò)超時即自動進行重連。RS485數(shù)據(jù)釆集模塊在本機作為外部設(shè)備的主機時，該模塊通過RS485串口根據(jù)指定協(xié)議采集外部設(shè)備的數(shù)據(jù)，最大可采集32臺設(shè)備。在本機作為從機時，外部設(shè)備通過發(fā)送相應(yīng)指令可采集本機所有通道的數(shù)據(jù)。報警處理模塊該模塊對系統(tǒng)發(fā)生的故障和各通道發(fā)生的錯誤進行報警處理。其中包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊故障、RS485通訊故障、無流量信號、無壓力信號、無溫度信號、流量超上限、流量超下限、壓力超上限、壓力超下限、溫度超上限、溫度超下限等。算法描述啟動一個線程進行報警處理，根據(jù)當前的數(shù)據(jù)和報警狀態(tài)來判斷當前是否要記錄報警。若上次報警未解除，則本次不需要重復(fù)報警。當前和歷史的報警記錄都按時間先后順序進行排列，最近的報警記錄在最前面。審計處理模塊對系統(tǒng)的掉電事件進行記錄，包括掉電時間及上電時間。人機交互模塊該才莫塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示及所有參數(shù)的設(shè)置功能。其中顯示部分包括設(shè)備號，測量介質(zhì)，循環(huán)與鎖定狀態(tài)，累積流量，瞬時流量，壓力，溫度，未上傳記錄，運行設(shè)備數(shù)等。設(shè)置部分包括系統(tǒng)的基本設(shè)置，本機通道參數(shù)設(shè)置，RS485通道參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)日期時間設(shè)置，口令設(shè)置，4交馬t沒置，報警記錄查看，審計記錄查看，參數(shù)查看等。下面對上述硬件驅(qū)動模塊中的幾個主要子模塊進行說明模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動模塊其主要用于模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取和頻率計數(shù)讀取并控制4~20mA的!lr出。LCD驅(qū)動模塊其用于向LCD發(fā)送數(shù)據(jù)和命令，讀取LCD的數(shù)據(jù)和命令，開關(guān)LCD背光。GPIO驅(qū)動模塊其通過該模塊可以設(shè)置所有管腳的功能。鍵盤上層驅(qū)動模塊其讀取鍵盤按下鍵的鍵值，是通過讀取GPIO的電平之值來判斷哪個鍵盤被按下，鍵盤為矩陣式設(shè)計。蜂鳴器和LED上層驅(qū)動模塊該模塊主要通過控制管腳電平控制LED和蜂鳴器的開關(guān)RS485驅(qū)動模塊其實現(xiàn)RS485數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。網(wǎng)絡(luò)模塊其用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。權(quán)利要求1.流量計算系統(tǒng)，其特征在于包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其為流量計算系統(tǒng)和被測量之間的數(shù)據(jù)采集接口，對流量、壓力、溫度、頻率信號進行采樣并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷的方式通知流量計算裝置，有流量計算裝置讀?。涣髁坑嬎阊b置，其包括，處理器；程序存儲器；以及，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進行數(shù)據(jù)通訊的通信接口；所述程序存儲器內(nèi)有流量計算模塊，所述流量計算模塊進一步包括硬件驅(qū)動模塊，該模塊主要實現(xiàn)LCD屏的顯示及背光的控制，鍵盤的響應(yīng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的采集功能；本機數(shù)據(jù)采集模塊，其完成經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理及運算模塊，其將采集的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，并根據(jù)不同的測量介質(zhì)進行相應(yīng)的計算得到最終的流量相關(guān)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)流程控制模塊，對系統(tǒng)的整個流程進行控制，調(diào)度各個模塊的數(shù)據(jù)傳遞以及處理時間，處理各模塊共享資源的沖突；數(shù)據(jù)存儲模塊，其對從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置讀取的數(shù)據(jù)按固定格式進行本地存儲。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所述流量計算模塊還包括網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，其將本地數(shù)據(jù)在設(shè)定的間隔時間發(fā)送給服務(wù)器，同時，接收服務(wù)器發(fā)送的遠程控制數(shù)據(jù)，并在本地進行相應(yīng)的修改，與后臺保持一致。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所述流量計算模塊還包括RS485數(shù)據(jù)采集模塊，其功能為通過RS485串口根據(jù)指定協(xié)議采集外部設(shè)備的數(shù)據(jù)。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所述流量計算模塊還包括報警處理模塊，對流量計算系統(tǒng)發(fā)生的故障和發(fā)生的錯誤進行報警處理。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所述流量計算4莫塊還包括人機交互模塊，完成數(shù)據(jù)的顯示及所有參數(shù)的設(shè)置功能。6、根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所迷硬件驅(qū)動模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動模塊，其用于模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取和頻率計數(shù)讀取并控制電流的l命出；LCD驅(qū)動模塊，向LCD發(fā)送數(shù)據(jù)和命令，讀取LCD的數(shù)據(jù)和命令，開關(guān)LCD背光；GPIO驅(qū)動模塊，通過該模塊可以設(shè)置所有管腳的功能。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計算系統(tǒng)，其特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置為兩個。8、流量計算方法，其特征在于，包括如下過程I、假設(shè)采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為AD,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系可以計算出對應(yīng)的電壓值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>II、分別輸入標準信號4mA和20mA，進行零點和終點校驗，得到最大電壓V2和最小電壓VI,這樣電壓與電流信號的線性關(guān)系已確定，根據(jù)電壓值可以計算出相應(yīng)的流量差壓值A(chǔ)P,可以得到如下的等式關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>由上面等式可推出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>計算溫度時，同樣通過變阻箱分別接入50歐和247歐電阻時進行零點和終點校驗，再根據(jù)電壓與電阻的線性關(guān)系可計算出相應(yīng)的電阻值，然后將計算得到的電阻以及熱電阻釆用的材料，最后通過國標的工業(yè)查表法得到相應(yīng)的溫度值T:III、根據(jù)介質(zhì)不同分別計算介質(zhì)的瞬時流量Q，其中，如果介質(zhì)為液體，則Q=K!*sqrt(AP);當AP取最大值20，并測得此時瞬時流量Q,從而確定Kr，如果介質(zhì)為一般氣體，則Q=K2sqrt(AP*(P測*T設(shè))/(Pi殳*T測》其中P測=Po+PP設(shè)=P0+PsT測=To+TT設(shè)=T0+TsTS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計溫度值PS:參數(shù)設(shè)置中指定的設(shè)計壓力值P:實際測得的壓力值T:實際測得的溫度值T0:基準溫度為273.16°CP0:基準壓力為0.10113MPa當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q,從而確定K如果介質(zhì)為過熱蒸汽，則Q=K3*sqrt(AP*p)p為當前蒸汽密度，用二維查表法得到，索引項為測得的溫度和壓當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q,從而確定K3;如果介質(zhì)為飽和蒸汽，則Q=K4*sqrt(AP*p)p為當前蒸汽密度，用一維查表法得到，索引項為測得的溫度或壓力；當AP、P和T均取最大值20，并測得此時瞬時流量Q，從而確定KIV、根據(jù)所述瞬時流量Q計算累計流量S，計算公式為S=S(Q*At)。全文摘要本發(fā)明涉及一種流量計算系統(tǒng)和流量計算方法。流量計算系統(tǒng)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其為流量計算系統(tǒng)和被測量之間的數(shù)據(jù)采集接口；流量計算裝置，其包括處理器；程序存儲器；以及，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進行數(shù)據(jù)通訊的通信接口；所述程序存儲器內(nèi)有流量計算模塊，所述流量計算模塊進一步包括硬件驅(qū)動模塊、本機數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及運算模塊、系統(tǒng)流程控制模塊、和數(shù)據(jù)存儲模塊。本發(fā)明流量計算系統(tǒng)具有如下功能讀取一次測量設(shè)備送過來的流量、壓力、溫度等測量信號；對獲取的一次測量信號進行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，并進行數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲；對一次測量設(shè)備的不同輸出信號，可通過硬件和軟件進行配置，使其滿足測量的需要；有很靈活的系統(tǒng)可擴展性。文檔編號G01F1/88GK101299767SQ20081002792公開日2008年11月5日申請日期2008年5月7日優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日發(fā)明者周洪峰,李付海,許怡冰,黃小虎,龔永紅申請人:珠海歐比特控制工程股份有限公司