基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法与流程

本发明涉及流量测量及测量状态监测，具体涉及一种基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法。

背景技术：

1、具有计量转子的流量计通过流体作用使计量转子产生与流体输送过程相对应的运动，并将计量转子的运动经机械传递、磁性传递、运动检测、信号调理、变送或数字通信等环节形成流量计输出信号。对于容积式转子流量计、涡轮式流量计等流量计，计量转子的实际运动与最终流量测量结果之间存在连续的计量传递关系。

2、然而，在长期在线运行过程中，计量链可能受到计量转子磨损、卡滞、内部泄漏、机械传递异常、运动检测环节异常、信号调理异常、变送异常以及介质工况变化等因素影响。其中，一部分异常直接改变计量转子的实际运动，另一部分异常主要发生在计量转子之后的原流量输出链路中。对于后一类异常，即使流量计仍持续输出处于正常量程内的数值，流量计输出信号也可能已经不能真实反映计量转子的实际运动。

3、针对上述问题，现有技术已提出多种在线诊断方案。一类为利用流量计前后压力差与流量、压力、温度、密度等参数建立基准关系，再将在线压力差与基准关系比较的诊断方式；例如，公告号为cn107462305b的发明专利公开了一种流量计在线诊断方法，其基于不同公称口径流量计的标准函数库，将在线压力损失与由流量等参数读取的标准压力损失进行比较，公告号为cn101498600a的发明专利公开了根据基线压差特性对现场流量计进行诊断处理方式。另一类为同时采集高频信号、低频信号、差压、温度、压力等多源信息的流量计在线诊断装置；例如，公告号为cn206990072u和cn107218984b的专利公开了对涡轮运动进行检测以进行在线诊断的技术方案。

4、但是，现有诊断技术仍存在明显不足。一方面，当形成诊断参考关系所使用的流量值本身来自待监测流量计的原流量输出链路时，如果原流量输出链路已经发生失真，该流量值仍可能参与参考状态形成，从而难以利用该参考关系独立判断当前流量测量结果是否仍然有效。另一方面，对于同时采集转子运动、压力、温度等多源信息的监测方式，如果各类信息主要用于分别形成诊断指标，则难以辨别异常或故障类型。

5、因此，如何打破以流量计自身输出验证自身的诊断循环，避免无法区分异常故障，以提升流量计在线监测的可靠性与精准度，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明一个实施例提供了一种基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，包括以下步骤：

3、获取当前同步监测周期对应的当前输出等效流量、当前转子等效流量、当前上游压力测量值、当前下游压力测量值以及当前介质工况参数；其中，当前输出等效流量、当前转子等效流量由基于在线监测控制器获取的当前流量计输出信号、当前独立转子运动检测信号进行换算得到；

4、若判断形成第一一致性状态所必需的当前流量计输出信号与当前独立转子运动检测信号均属于有效状态，则计算当前同步监测周期的第一一致性偏差，所述第一一致性偏差为当前输出等效流量与当前转子等效流量的绝对差，并将第一一致性偏差与预先确定的当前同步监测周期对应的第一一致性允许偏差比对，输出第一一致性状态；

5、若第一一致性状态为不一致状态，直接判定计量链一致性状态为异常状态，当前输出等效流量不作为有效流量测量结果，并结束当前监测流程；

6、若第一一致性状态为一致状态，并且当前转子等效流量与当前介质工况参数组成的工况组合属于水力基准有效数据域、当前同步监测周期内的上、下游压力和介质工况参数均为有效状态，则以当前转子等效流量和当前介质工况参数作为输入，查询预先在正常计量状态下建立的水力基准关系，得到当前同步监测周期对应的水力参考压力差允许区间，并将当前上、下游压力测量值作差得到的当前流量计压差与水力参考压力差允许区间进行比对，输出第二一致性状态；

7、若第二一致性状态为一致状态时，直接判定计量链一致性状态为正常状态，将当前输出等效流量作为有效流量测量结果，若第二一致性状态为不一致状态，直接判定计量链一致性状态为异常状态，当前输出等效流量不作为有效流量测量结果。

8、有益效果如下：

9、(1)本发明与仅利用流量计自身输出以及工况参数直接进行诊断的方式相比，本发明设置的独立于原流量输出链路的独立计量运动检测通道，以计量转子的实际运动作为原流量输出链路之外的物理见证量，使流量计输出信号能够由不同来源的物理运动信息进行验证。当原流量输出链路发生运动检测环节、信号调理、变送或者传输异常而仍持续输出数值时，第一一致性状态能够阻止已经与计量转子的实际运动失去对应关系的输出等效流量直接作为有效流量测量结果，以避免失真流量被误采信，大幅提升流量计在线监测的可靠性。

10、(2)本发明不是对多源传感器信息进行并列阈值判断，而是使第一一致性状态构成进入第二一致性判断的门控条件。只有在输出等效流量与转子等效流量保持一致时，才进一步以转子等效流量和介质工况参数查询水力基准关系，从而形成流量计输出信号、计量转子的实际运动和水力运行状态之间的分层因果链，避免多源信息并行判断带来的逻辑混淆，显著提升故障识别的精准度。

11、(3)本发明形成水力参考压力差允许区间时，以由独立转子运动检测信号形成的转子等效流量作为计量运动输入，不采用输出等效流量作为计量运动输入，降低原流量输出链路失真对第二一致性判断参考关系的影响。当第一一致性状态为不一致状态时，可以识别流量计输出信号与计量转子的实际运动之间的一致性失配；当第一一致性状态为一致状态而第二一致性状态为不一致状态时，可以识别计量转子的实际运动与当前水力运行状态之间的一致性失配。两类状态区分来自两级一致性关系本身，不依赖未经公开的故障分类模型，进一步强化了流量计在线诊断的可靠性与精准度。

1.一种基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，若在当前同步监测周期内所采集到的所有上游压力测量值进行无效采样剔除后存在有效监测值并且在当前同步监测周期内所采集到的所有下游压力测量值进行无效采样剔除后也存在有效监测值，则判定当前同步监测周期内的上、下游压力为有效状态；若在当前同步监测周期内所采集到的所有介质工况参数进行无效采样剔除后存在有效监测值，则判定当前同步监测周期内的介质工况参数为有效状态。

3.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，将当前独立转子运动检测信号换算为当前转子等效流量的方法，包括：

4.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，第一一致性状态的判断方法，包括：

5.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，当前同步监测周期对应的第一一致性允许偏差的获取方法，包括：

6.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，第二一致性状态的判断方法，包括：

7.如权利要求1所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，水力基准关系由水力基准节点组成，所述水力基准节点的构建步骤，包括：

8.如权利要求7所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，当前同步监测周期对应的水力参考压力差允许区间的获取方法，包括：

9.如权利要求8所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，对左相邻水力基准节点、右相邻水力基准节点的水力参考压力差允许区间上下限分别执行线性插值，得到当前同步监测周期对应的水力参考压力差允许区间的方法，包括：

10.如权利要求8所述的基于多传感器数据的流量计测量异常在线监测方法，其特征在于，还包括未确定状态判断步骤：