一種氣體流量計的數據檢測方法技術

本發明專利技術涉及一種氣體流量計的數據檢測方法，其特征在于：將氣體流量在管道中的狀態分為水平平穩狀態和跳變狀態，然后分別對水平平穩狀態和跳變狀態的數據進行處理。與現有技術相比，本發明專利技術的優點在于：能有效識別氣體流量計采集的數據中出現的異常數據，當氣體流量計采集的數據變化時，本發明專利技術的方法能及時跟進并做平滑處理，當氣體流量計采集的數據在一個固定的點上下振蕩時，本發明專利技術的方法能使數據趨于平穩，使經過處理的輸出數據穩定性好，靈敏度高，誤差小。

【技術實現步驟摘要】
一種氣體流量計的數據檢測方法
本專利技術涉及一種氣體流量計的數據檢測方法。
技術介紹
對于戶外的小容量電池供電的超聲波氣體流量計，電量消耗主要在數據的產生和采集上，故對由于干擾產生的異常數據的處理不能采用傳統的非實時監控、大樣本容量估計的方法。由于氣體的可壓縮性、粘性及管道內壁的表面粗糙度、管道的截面形狀等因素。氣體流量數據呈現以下兩個特點；一方面當氣體以一定流速在管道中通過時，儀表正常情況下檢測到的氣體流量數據是在實際流量的一定范圍內正常波動；另一方面由于氣體的上述特性，使氣體流速在管道中也不可能出現階躍式的變化而是一個緩慢的上升和下降過程。氣體流量的變化對應用戶旋轉閥門的開閉大小，這些數據都要通過顯示設備直觀的呈現給用戶。所以對于氣體流量計的流量數據的檢測，一方面要很好的反映當前流量的狀態，即用戶加大閥門減小閥門都要得到及時響應，另一方面也要檢測到流量數據中的異常數據，避免給用戶造成儀表損壞的錯覺。現在超聲波流量計對采集到的數據只做簡單的數據累加和平均，傳統的氣體流量計數據檢測方法有：限幅濾波法，中位值濾波法，滑動平均濾波法，加權滑動平均濾波法。對于數據中因偶然因素出現的波動或環境噪聲引起的脈沖干擾，限幅濾波法和中位值濾波法都是一種有效的處理算法，但是這兩種方法不能處理數據的正常的波動變化。而對于滑動平均濾波法，能對數據的波動響應，但延遲會很大，同時對于數據中因偶然因素出現的波動或采樣不穩定引起的脈沖干擾無法識別。而加權滑動平均濾波法，雖然在靈敏度和平穩相對于上述算法有很大改觀，但是由于對數據正常上升和下降的正常波動中可能出現的異常數據沒有進行處理，加權系數不好設定，尤其是異常數據相對于正常數據偏差很大時，加權作用就微乎其微，造成的誤差不可忽略。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種能實時跟蹤、數據測量誤差小，精度高的氣體流量計的數據檢測方法。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種氣體流量計的數據檢測方法，其特征在于：將氣體流量在管道中的狀態分為水平平穩狀態和跳變狀態，提取氣體流量計采集的數據，以N+1個數據為一組，設Di為i時刻氣體流量計采集的數據，并且Di為當前時刻正在處理的數據，Di+N為i+N時刻氣體流量計采集的數據，Xi為當前時刻處理完后輸出的數據，預設氣體流量變化閾值ξ，預設水平平穩狀態的累加次數q＝0，預設跳變狀態數據個數j＝0，預設水平平穩狀態的累加最大值Q，預設參數k，且k<N；初始默認氣體流量在管道中的狀態為水平平穩狀態；水平平穩狀態下的數據處理包括：(1-1)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率小于等于氣體流量變化閾值ξ，即則將當前時刻正在處理的數據Di進行累加平均，累加次數q＝q+1，如果累加次數q<Q，則處理完后輸出的數據為：如果q＝Q，采用先進后出，隊尾進一個數據，隊首丟棄一個數據，數據做Q次累加平均得到處理完后輸出的數據，即(1-2)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中沒有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判定當前時刻正在處理的數據Di為一個異常數據，將該正在處理的數據Di舍棄，而當前時刻處理完后輸出的數據用前一個處理完后輸出的數據Xi-1替代，即：Xi＝Xi-1，同時，將水平平穩狀態的累加次數清零，q＝0；(1-3)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，且變化方向一致，則判斷氣體流量在管道中的狀態發生改變，即氣體流量在管道中的狀態進入跳變狀態，此時，當前時刻處理完后輸出的數據為：Xi＝(1-a)*Xi-1+a*Di，其中，a為預設的第一加權系數，0<a<1；跳變狀態下的數據處理包括：(2-1)、將當前時刻正在處理的數據Di前面所有處于跳變狀態下的r-1個處理完后輸出的數據和最后一個水平平穩狀態下處理完后輸出的數據，一共r個數據做最小二乘法一階曲線擬合，得到函數f(Xi-1,Xi-2,...,Xi-r)＝A*i+B，根據f(Xi-1,Xi-2,...,Xi-r)＝A*i+B對i時刻氣體流量計采集的數據做出預測，得出預測值X測；(2-2)、若當前時刻正在處理的數據與預測值X測之間的相對變化率小于等于氣體流量變化閾值ξ，即則將跳變狀態數據個數加1，即j＝j+1，而當前時刻處理完后輸出的數據為：Xi＝(1-b)*X測+b*Di，其中，b為預設的第二加權系數，第二加權系數b為一個動態的跳變值，0<b≤1，且b＝b+w，而w為預設的步進加權系數，0<w<1；(2-3)、若當前時刻正在處理的數據與預測值X測之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即如果之后的N個數據中沒有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判定當前時刻正在處理的數據Di為一個異常數據，將該正在處理的數據Di舍棄，而當前時刻處理完后輸出的數據用當前時刻的預測值X測替代，即：Xi＝X測；如果之后的N個數據有大于k個數據與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判斷氣體流量在管道中的狀態發生改變，即氣體流量在管道中的狀態進入水平平穩狀態，此時，當前時刻處理完后輸出的數據為Xi＝Di。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：能有效識別氣體流量計采集的數據中出現的異常數據，當氣體流量計采集的數據變化時，本專利技術的方法能及時跟進并做平滑處理，當氣體流量計采集的數據在一個固定的點上下振蕩時，本專利技術的方法能使數據趨于平穩，使經過處理的輸出數據穩定性好，靈敏度高，誤差小。附圖說明圖1為本專利技術實施例中水平平穩狀態下的數據處理流程圖。圖2為本專利技術實施例中氣體流量計采集的數據組結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。本實施例提供了一種氣體流量計的數據檢測方法，該方法將氣體流量在管道中的狀態分為水平平穩狀態和跳變狀態，提取氣體流量計采集的數據，以N+1個數據為一組，設Di為i時刻氣體流量計采集的數據，并且Di為當前時刻正在處理的數據，Di+N為i+N時刻氣體流量計采集的數據，Xi為當前時刻處理完后輸出的數據，參見圖2所示；預設氣體流量變化閾值ξ，預設水平平穩狀態的累加次數q＝0，預設跳變狀態數據個數j＝0，預設水平平穩狀態的累加最大值Q，預設參數k，且k<N；初始默認氣體流量在管道中的狀態為水平平穩狀態；本實施例中，氣體流量計的數據檢測方法主要分成兩個部分，第一部分為：水平平穩狀態下的數據處理，該部分主要完成在水平平穩狀態下的氣體流量計采集的數據做滑動累加平均使數據趨于穩定，判別與處理出現的異常數據以及識別流量狀態從水平平穩狀態到跳變狀態的切換；第二部分為跳變狀態下的數據處理，該部分主要完成：及時跟進數據的變化；判別與處理在跳變狀態中出現的異常數據以及流量狀態從跳變狀態到水平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣體流量計的數據檢測方法，其特征在于：將氣體流量在管道中的狀態分為水平平穩狀態和跳變狀態，提取氣體流量計采集的數據，以N+1個數據為一組，設Di為i時刻氣體流量計采集的數據，并且Di為當前時刻正在處理的數據，Di+N為i+N時刻氣體流量計采集的數據，Xi為當前時刻處理完后輸出的數據，預設氣體流量變化閾值ξ，預設水平平穩狀態的累加次數q＝0，預設跳變狀態數據個數j＝0，預設水平平穩狀態的累加最大值Q，預設參數k，且k<N；初始默認氣體流量在管道中的狀態為水平平穩狀態；水平平穩狀態下的數據處理包括：(1?1)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi?1之間的相對變化率小于等于氣體流量變化閾值ξ，即則將當前時刻正在處理的數據Di進行累加平均，累加次數q＝q+1，如果累加次數q<Q，則處理完后輸出的數據為：如果q＝Q，采用先進后出，隊尾進一個數據，隊首丟棄一個數據，數據做Q次累加平均得到處理完后輸出的數據，即(1?2)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi?1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中沒有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判定當前時刻正在處理的數據Di為一個異常數據，將該正在處理的數據Di舍棄，而當前時刻處理完后輸出的數據用前一個處理完后輸出的數據Xi?1替代，即：Xi＝Xi?1，同時，將水平平穩狀態的累加次數清零，q＝0；(1?3)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi?1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中有大于或等于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，且變化方向一致，則判斷氣體流量在管道中的狀態發生改變，即氣體流量在管道中的狀態進入跳變狀態，此時，當前時刻處理完后輸出的數據為：Xi＝(1?a)*Xi?1+a*Di，其中，a為預設的第一加權系數，0<a<1；跳變狀態下的數據處理包括：(2?1)、將當前時刻正在處理的數據Di前面所有處于跳變狀態下的r?1個處理完后輸出的數據和最后一個水平平穩狀態下處理完后輸出的數據，一共r個數據做最小二乘法一階曲線擬合，得到函數f(Xi?1,Xi?2,...,Xi?r)＝A*i+B，根據f(Xi?1,Xi?2,...,Xi?r)＝A*i+B對i時刻氣體流量計采集的數據做出預測，得出預測值X測；(2?2)、若當前時刻正在處理的數據與預測值X測之間的相對變化率小于等于氣體流量變化閾值ξ，即則將跳變狀態數據個數加1，即j＝j+1，而當前時刻處理完后輸出的數據為：Xi＝(1?b)*X測+b*Di，其中，b為預設的第二加權系數，第二加權系數b為一個動態的跳變值，0<b≤1，且b＝b+w，而w為預設的步進加權系數，0<w<1；(2?3)、若當前時刻正在處理的數據與預測值X測之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即如果之后的N個數據中沒有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據Xi?1之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判定當前時刻正在處理的數據Di為一個異常數據，將該正在處理的數據Di舍棄，而當前時刻處理完后輸出的數據用當前時刻的預測值X測替代，即：Xi＝X測；如果之后的N?1個數據有大于或等于k個數據與上次處理完后輸出的數據Xi?1之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判斷氣體流量在管道中的狀態發生改變，即氣體流量在管道中的狀態進入水平平穩狀態，此時，當前時刻處理完后輸出的數據為Xi＝Di。...

【技術特征摘要】
1.一種氣體流量計的數據檢測方法，其特征在于：將氣體流量在管道中的狀態分為水平平穩狀態和跳變狀態，提取氣體流量計采集的數據，以N+1個數據為一組，設Di為i時刻氣體流量計采集的數據，并且Di為當前時刻正在處理的數據，Di+N為i+N時刻氣體流量計采集的數據，Xi為當前時刻處理完后輸出的數據，預設氣體流量變化閾值ξ，預設水平平穩狀態的累加次數q＝0，預設跳變狀態數據個數j＝0，預設水平平穩狀態的累加最大值Q，預設參數k，且k<N；初始默認氣體流量在管道中的狀態為水平平穩狀態；水平平穩狀態下的數據處理包括：(1-1)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率小于等于氣體流量變化閾值ξ，即則將當前時刻正在處理的數據Di進行累加平均，累加次數q＝q+1；如果累加次數q<Q，則處理完后輸出的數據為：如果q＝Q，采用先進后出，隊尾進一個數據，隊首丟棄一個數據，數據做Q次累加平均得到處理完后輸出的數據，即(1-2)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中沒有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，則判定當前時刻正在處理的數據Di為一個異常數據，將該正在處理的數據Di舍棄，而當前時刻處理完后輸出的數據用前一個處理完后輸出的數據Xi-1替代，即：Xi＝Xi-1，同時，將水平平穩狀態的累加次數清零，q＝0；(1-3)、如果當前時刻正在處理的數據Di與上次處理完后輸出的數據Xi-1之間的相對變化率大于氣體流量變化閾值ξ，即并且之后的N個數據中有大于k個正在處理的數據與上次處理完后輸出的數據之間的相對變化率均大于氣體流量變化閾值ξ，且變化方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫河山，楊鳴，魯法利，巢琳，蔡清海，楊中偉，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33