一种具备误差自校验功能的智能电表及其校验方法与流程

1.本发明属于智能表测量技术领域，更具体地涉及一种具备误差自校验功能的智能电表及其校验方法。


背景技术：

2.目前，随着智能电表的普及，以及5g物联网的落地，使得居民的生活便捷性以及水电从业领域有了质的飞跃。智能电表在现实生活中的使用量太大，无法都拆回实验室检测流量流量误差。亟需找到在线检测这些流量传感器误差的技术和方法。
3.传统做法是，在被测量具备误差自校验功能的智能电表的校验方法的管线上或者节点处安装流量传感器，测量每一个点的流量，需要时分别校验每个流量传感器的测量误差。这种做法带来的问题是，流量传感器误差校验的工作量巨大，成本过高。
4.鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是传统智能电表校验方法的工作量大、效率低、成本高的问题。
6.本发明进一步要解决的问题是，提高计算的效率以及计算的精度，由此解决流量数据的多重共线性的技术问题。
7.为实现上述目的，第一方面，本发明的提供了一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器，其中，所述至少两个出线计量传感器所设置的出线端口，用于将进线端口接收到的电能全部导出，则校验方法包括：
8.在智能电表中的第一出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接一计量标准器；其中，所述计量标准器与所述智能电表之间建立数据通信链路；
9.所述智能电表读取计量标准器的电能数据，并在确认设置在所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配时，根据与匹配的电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算。
10.优选的，所述智能电表中设置的至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成相对能量守恒关系。
11.优选的，在智能电表中的第一出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接一计量标准器，具体包括：
12.在所述第一出线端口的输电线末梢的插座板上，插入一计量标准器；其中，所述计量标准器中同时设置有插座公口和插座母口；
13.所述计量标准器的传感器串接在所述插座公口和插座母口之间，相应的插座公口用于插在所述插座板上，相应的插座母口用于插原本设置在所述插座板上的用电设备的插
座公口。
14.优选的，所述确认设置在所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配，具体包括：
15.智能电表根据预设时间段内所采集到的第一出线计量传感器的电能数据与所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据的波动曲线相一致，则确定所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配。
16.优选的，若持续未找到满足所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配的状态，则知会用户进行以下一种或者多种方式的调整，包括：
17.调整所述第一出线端口上所连接用电设备状态，使得所述计量标准器所串接的用电设备是所述第一出线端口上的唯一用电设备；或者，
18.调整所述计量标准器所串接的出线端口位置，从所述第一出线端口输电线与相应输电线上的用电设备之间串接方式，调整到第二出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接方式。
19.优选的，所述根据与匹配的电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算，具体包括：
20.由所述智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成包含由个计量传感器误差值加权后的相对能量守恒等式；
21.根据第一出线端口的输电线上串接的计量标准器上报的电能数据和第一出线计量传感器的电能数据，直接求解相应第一出线计量传感器的计量误差值；
22.以所述第一出线计量传感器的误差值作为已知量，代入所述相对能量守恒等式计算得到其他计量传感器的计量误差值。
23.第二方面，本发明还提供了一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器，其中，所述至少两个出线计量传感器所设置的出线端口，用于将进线端口接收到的电能全部导出，则校验方法包括：
24.在智能电表中的第一进线端口的输电线上串接一计量标准器；其中，所述计量标准器与所述智能电表之间建立数据通信链路；
25.所述智能电表读取计量标准器的电能数据，根据与电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算。
26.优选的，所述根据与电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算，具体包括：
27.由所述智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成包含由个计量传感器误差值加权后的相对能量守恒等式；
28.根据第一进线端口的输电线上串接的计量标准器上报的电能数据和第一进线计量传感器的电能数据，直接求解相应第一进线计量传感器的计量误差值；
29.以所述第一进线计量传感器的误差值作为已知量，代入所述相对能量守恒等式计算得到其他计量传感器的计量误差值。
30.第三方面，本发明还提供了一种具备误差自校验功能的智能电表，包括：
31.智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器；
32.其中，所述进线计量传感器设置在智能电表的进线端口侧，用于检测进线侧的电能数据；所述出线计量传感器用于检测从所述进线端口侧获取的并经由出线端传导给不同用电设备的电能数据；
33.智能电表中无线收发模块还用于与服务器和/或计量标准器建立数据链路通讯；
34.智能电表中的处理器分别与所述至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器，以及无线收发模块连接，用于将获取到的计量传感器的电能数据发送给服务器和/或，根据计量传感器的电能数据和计量标准器的电能数据计算得到各计量传感器的计量误差。
35.通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
36.本发明通过调整智能电表内部计量传感器布局结构，从而针对每一个智能电表构成了可以内部满足相对能量守恒定律的结构，并通过设置计量标准器的方式，形成了智能电表所相对能量守恒等式的计算突破口，分别计算智能电表中的计量传感器的计量误差。相比较现有方法，通过细微的调整智能电表，达到了计量误差计算的复杂度的极大缩减。
37.进一步的，由于本发明所提出的方法的应用受众更多是居民，相对而言直接将智能电表和其出线端串接计量标准器的方式构成的相对能量守恒系统，其线损对最终的计算进度影响更低，甚至忽略不计，提高各计量传感器的计量误差值的求解精度。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明实施例提供的一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法的结构示意图；
40.图2是本发明实施例提供的另一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法的结构示意图；
41.图3是本发明实施例提供的一种误差校验方法流程示意图；
42.图4是本发明实施例提供的一种智能电表与计量标准器连接方式结构示意图；
43.图5是本发明实施例提供的一种可实现的计量标准器结构示意图
44.图6是本发明实施例提供的一种误差校验方法的流程示意图；
45.图7是本发明实施例提供的一种具备误差自校验功能的智能电表的结构示意图；
46.图8是本发明实施例提供的一种误差校准方法的流程示意图。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.本发明所涉及的计量标准器指的是作为误差参考基准的标准器，因此，描述中的确定误差参照标准装置，某种含义上来说就是将计量标准器所上报的流量数据与其建立有串联关系的第一出线计量传感器或者第一进线计量传感器所上报的流量数据，直接求解出所述第一出线计量传感器或者第一进线计量传感器的计量误差，然后作为计算过程中代入到相对能量守恒等式的已知量之一，求解得到智能电表中其他计量传感器的计量误差。
49.在开始描述本发明实施例的检测方法之前，先介绍一种具备误差自校验功能的智能电表，本发明后续实施例所阐述的方法实施例，便是基于下面所展开的智能电表进行阐述的。
50.如图1所示，智能电表中设有至少一个进线计量传感器(典型的场景包括三相电智能电表中的三个进线计量传感器和单向电表中的单个进线计量传感器)和至少两个出线计量传感器；其中，所述进线计量传感器设置在智能电表的进线端口侧，用于检测进线侧的电能数据；所述出线计量传感器用于检测从所述进线端口侧获取的并经由出线端传导给不同用电设备的电能数据；智能电表中无线收发模块还用于与服务器和/或计量标准器建立数据链路通讯；
51.智能电表中的处理器分别于所述至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器，以及无线收发模块连接，用于将获取到的计量传感器的电能数据发送给服务器和/或，根据计量传感器的电能数据和计量标准器的电能数据计算得到各计量传感器的计量误差。
52.以本发明所提出的智能电表的常规应用场景，例如：个人用户的家用电表、实验室的供电电表等等；其中的进线端通常是单端口的，并配以一接地线；而对于厂房的工业电表而言，其进线端则表现为三相线的三端口，对于本发明实施例而言，更侧重于个人用户的家用电表的适用场景，因此，在本发明后续实施例，在具体细节展示的过程中也将以单进线计量传感器为范例进行陈述。
53.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
54.实施例1：
55.本发明实施例提出了一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，智能电表中设有至少一个进线计量传感器(在本发明实施例中用于配套阐述的实例，以家用的单一进线计量传感器为例，如图2所示)和至少两个出线计量传感器(在本发明实施例具体实例内容配套阐述过程中，为了便捷性考虑，仍然以图2所示的包含出线计量传感器1和出线计量传感器2的结构为例进行阐述)，其中，所述至少两个出线计量传感器所设置的出线端口，用于将进线端口接收到的电能全部导出，如图3所示，校验方法包括：
56.在步骤201中，在智能电表中的第一出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接一计量标准器；其中，所述计量标准器与所述智能电表之间建立数据通信链路。
57.其中，以图2结构所表征的智能电表为例，所述的第一出线端口可以是出线计量传感器1对应的出线端口，也可以出线计量传感器2对应的出线端口，在此不做特殊的限定。在本发明各实施例中所表述的第一、第二的前缀，仅仅是为了与其通用描述区别开来，阐述其
关联限定特征方便而采用的描述方式，因此，相应的第一、第二的前缀不具备特殊的限定意义。
58.在步骤202中，所述智能电表读取计量标准器的电能数据，并在确认设置在所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配时，根据与匹配的电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算。
59.如图4所示，为智能电表与计量标准器的一种连接方式架构呈现示意图，计量标准器串联在图4中所示插座和用电设备1之间，进一步的，本发明实施例还通过图5呈现了一种可实现的计量标准器结构示意图，由于在本发明实施例中所述计量标准器需要与智能电表或者服务器进行无线收发，用以将自身检测的电能数据反馈给所述智能电表或者服务器，以便相应的智能电表或者服务器根据计量标准器上报的电能数据和智能电表上报的自身计量传感器的电能数据完成智能电表中各计量传感器的计量误差的计算。
60.本发明通过调整智能电表内部计量传感器布局结构，从而针对每一个智能电表构成了可以内部满足相对能量守恒定律的结构，并通过设置计量标准器的方式，形成了智能电表所相对能量守恒等式的计算突破口，分别计算智能电表中的计量传感器的计量误差。相比较现有方法，通过细微的调整智能电表，达到了计量误差计算的复杂度的极大缩减。
61.进一步的，以本发明所提出的方法的应用受众之一的居民为例，直接将智能电表和其出线端串接计量标准器的方式构成的相对能量守恒系统，其线损对最终的计算进度影响更低，甚至忽略不计，提高各计量传感器的计量误差值的求解精度。
62.本发明实施例提出的基于上述智能电表的，所述智能电表中设置的至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成相对能量守恒关系。以图4所示的家用智能电表为例，阐述对应的相对能量守恒关系，和由此导出的相对能量守恒等式过程如下：
63.对于一个1个流入管线2个流出管线的具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，流量符合相对能量守恒关系，即满足如下公式：
[0064][0065]
其中，在前述公式中w0，x0和wi，xi分别代表进线计量传感器1与出线计量传感器i对应的原始检测数据(或者可以描述为直接检测数据)和计量误差变量(即待求解的计量误差)。
[0066]
在前述公式中，x0和xi中任何一个为已知量，就可以通过读取不少于2次数据，计算得到其他的计量传感器的误差数值。
[0067]
以图4和图5为例，在智能电表中的第一出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接一计量标准器，具体包括：
[0068]
在所述第一出线端口(在图4中具体表现为对应出线计量传感器2的出线端口)的输电线末梢的插座板上，插入一计量标准器(如图5所示)；其中，所述计量标准器中同时设置有插座公口和插座母口。
[0069]
所述计量标准器的传感器串接在所述插座公口和插座母口之间，相应的插座公口用于插在所述插座板上，相应的插座母口用于插原本设置在所述插座板上的用电设备的插座公口。
[0070]
在实际实现过程中，出线计量传感器的数量和出线端口的数量是一一对应的，实际操作中可能会基于应用的普遍性和便捷性考虑，可能会将出线端口与具体的居室格局进行匹配，对应卧室、厨房、客厅、洗手间的数量，相应的配置出线端口。因此，实际操作中，也存在一种可选的智能电表格局设定方式，即针对典型的几种居室方式，提供1进2出，1进3出，1进4出的几种版本智能电表供市场需求。
[0071]
在本发明实施例中，考虑到采用类似图4所示的计量标准器布局方式，可能无法有效的保证其检测的电能数据便于图4中的出线计量传感器2一致，那么，所述确认设置在所述第一出线计量端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配，具体包括：
[0072]
智能电表根据预设时间段内所采集到的第一出线计量传感器的电能数据与所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据的波动曲线相一致，则确定所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配。此处所述波动曲线，具体表征的是电器用电特性，不同的用电设备其工作功率的表征情况是不相同的，尤其是当前各种电器都讲求节能的情况下，他们各自的工作的变频特性更是会带来电能数据的波动曲线的个性化。因此，通过所述波动曲线的判别，可以确认如图4所示的出线计量传感器端口侧的用电设备，是否仅仅只有如图4中所示的用电设备1存在，若曲线匹配，则可以进一步执行步骤202中的相应计量误差的计算过程，即可以进一步构建相对电能守恒关系。
[0073]
在实际情况中，并非会如上述得到理想的匹配结果，考虑到可能发生的情况，若持续未找到满足所述第一出线端口的计量标准器上传的电能数据与对应所述第一出线端口的第一出线计量传感器的电能数据匹配的状态，则知会用户进行以下一种或者多种方式的调整，包括：
[0074]
调整所述第一出线端口上所连接用电设备状态，使得所述计量标准器所串接的用电设备是所述第一出线端口上的唯一用电设备；或者，
[0075]
调整所述计量标准器所串接的出线端口位置，从所述第一出线端口输电线与相应输电线上的用电设备之间串接方式，调整到第二出线端口的输电线与相应输电线上的用电设备之间串接方式。
[0076]
在本发明实施例中，所述根据与匹配的电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算，如图6所示，具体包括：
[0077]
在步骤301中，由所述智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成包含由个计量传感器误差值加权后的相对能量守恒等式。
[0078]
在步骤302中，根据第一出线端口的输电线上串接的计量标准器上报的电能数据和第一出线计量传感器的电能数据，直接求解相应第一出线计量传感器的计量误差值。
[0079]
在步骤303中，以所述第一出线计量传感器的误差值作为已知量，代入所述相对能量守恒等式计算得到其他计量传感器的计量误差值。
[0080]
仍然以4所示架构为例，其步骤301-303实现可表现为：
[0081]
对于一个1个流入管线2个流出管线的具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，流量符合相对能量守恒关系，即满足如下公式：
[0082][0083]
其中，在前述公式中w0，x0和wi，xi分别代表进线计量传感器1与出线计量传感器i对应的原始检测数据(或者可以描述为直接检测数据)和计量误差变量(即待求解的计量误差)。
[0084]
在前述公式中，x0和xi中任何一个为已知量，就可以通过读取不少于2次数据，计算得到其他的流量计量传感器的误差数值。
[0085]
实施例2：
[0086]
本发明实施例还提供了一种具备误差自校验功能的智能电表的校验方法，与实施例1中的方法不同的是，实施例1中的计量标准器是串接在出线端口侧，且在具体实现方式中还是出线端口侧的特定插口上。这种实现方式的优势是，用户可以很便捷的完成计量标准器的安装和设置，而其不足之处则是会给数据分析提出了一定的难度，详见实施例1中的扩展实现方式中所描述的电能曲线匹配的相关内容。作为实施例1的一种可行的商业模式，所述计量标准器可以是通过互联网上传的方式，用户在完成自家的智能电表的计量误差计算后，返还相应的计量标准器即可。
[0087]
基于实施例1中提出方式存在的使用上的有效性和分析复杂度考虑，本发明实施例2提出了一种计量标准器设置的最佳位置。如图7所示，计量标准器被串接在智能电表中的第一进线端口的输电线上。
[0088]
在本发明实施例中，智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器，其中，所述至少两个出线计量传感器所设置的出线端口，用于将进线端口接收到的电能全部导出，如图8所示，则校验方法包括：
[0089]
在步骤401中，在智能电表中的第一进线端口的输电线上串接一计量标准器；其中，所述计量标准器与所述智能电表之间建立数据通信链路。
[0090]
在步骤402中，所述智能电表读取计量标准器的电能数据，根据与匹配的电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算。
[0091]
本发明通过调整智能电表内部计量传感器布局结构，从而针对每一个智能电表构成了可以内部满足相对能量守恒定律的结构，并通过设置计量标准器的方式，形成了智能电表所相对能量守恒等式的计算突破口，分别计算智能电表中的计量传感器的计量误差。相比较现有方法，通过细微的调整智能电表，达到了计量误差计算的复杂度的极大缩减。
[0092]
在本发明实施例中，所述根据与匹配电能数据属于同一时间的进线计量传感器和出线计量传感器的电能数据，进行自身的进线计量传感器和出线计量传感器的计量误差计算，具体包括：
[0093]
在步骤501中，由所述智能电表中设有至少一个进线计量传感器和至少两个出线计量传感器构成包含由个计量传感器误差值加权后的相对能量守恒等式；
[0094]
在步骤502中，根据第一进线端口的输电线上串接的计量标准器上报的电能数据和第一进线计量传感器的电能数据，直接求解相应第一进线计量传感器的计量误差值；
[0095]
在步骤503中，以所述第一进线计量传感器的误差值作为已知量，代入所述相对能量守恒等式计算得到其他计量传感器的计量误差值。
[0096]
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(read only memory，简写为rom)、随机存取存储器(random access memory，简写为ram)、磁盘或光盘等。
[0097]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。