水表检定的自动化改造及应用

【摘要】本文主要集中分析了水表检定的自动化改造问题，分析了水表检定的自动化改造的方法和要点，探讨了其应用的具体流程，以期可以为今后的水表检定的自动化改造提供有意义的借鉴。

【关键词】水表检定；自动化改造；应用

中图分类号：TV文献标识码： A

一、前言

在水表运用的过程中，其检定的自动化问题一直备受关注，因此，分析水表检定的自动化改造和应用问题是当前一个重要的课题，对于提高水表检定工作的水平有重要意义。

二、高压水表产生误差的原因

1、高压水表安装不合理产生误差

高压水表属于注水开发油田专用仪表，其安装方式采取比较特殊的角式安装。在角式设计、安装中，有两处需要安装密封垫的地方，一处是上隔板，另 一处是表下部入口处。现场表下部入口的密封垫，往往被忽略了而没有安装，因为这个地方的密封属于内密封，不会对仪表的使用安全产生任何影响，但却对高压水 表计量时的准确度产生很大的影响，带来误差。由于没有安装这个密封垫，导致了高压水表在使用中泄露量增加，从而导致计量偏差，使高压水表产生误差。

2、人为误差

检定人员粗心，不按照检定规程正确操作，使检定数据不真实，降低了计量准确性；个别计量检定人员责任心不强，工作不认真，维修水表时马虎，螺 丝，螺母等零部件该拧紧的没拧紧，该调松的没有调松，配件该换的没换，致使安装后出现零部件松动，磨损，跑偏；个别计量检定人员检定时没有耐心，虽然计量 误差也在允许范围内，但处于计量误差限的边缘，如2.0级的水表，校验结果误差为±1.9%虽未超差，但若不调整安装后在检定周期内就有可能超差。另一方 面，个人计量观念不强，业务不熟练，违反操作规定，破坏了高压水表的计量准确度。

3、检定装置未进行定期检定，或延长检定周期

检定装置是检定高压水表计量准确度的依据。按照量值传递的关系，应由上一级计量检定机构在规定期限内对高压水表检定装置进行周期检定，对瞬时 流量、标准量值的误差进行修正。个别单位为节省检定成本费用，高压水表检定装置未能按规定进行定期检定，或随意延长检定周期，操作时又不按照检定规程操作 或者又不进行定期保养，直接影响水表检定装置的计量准确性，其检定结果也不准确。

三、大口径水表检定装置升级改造

该升级改造措施一类是在原有水表检定装置的基础上，利用现代科学技术配置进出水电磁阀、光电传感器、电脑控制器及打印机。在设置校表的程序后整个校表过程，从进水、排空气、底阀开关，按流量关通水及检定结果都自动进行，直至最后打印出水表检定误差数据，检测数据准确，并能减轻操作者的工作量。另一类是水流量装置，此装置除了配置第一类的各个部件外，另外配置了电磁流量计和液位传感器，它不仅具备上述功能，而且能指示瞬时流量，累计流量，显示液位高度、容积、误差等计算机打印等功能，综合准确度优于0.1%。除了可以校验各类水表外，还可以用于各类水流量仪表的性能检测。

本装置包括水表检定台、自动化识别控制系统、检定软件、计算机和打印机等。在被检水表上方安装一台摄像头，其输出视频信号直接输入到高速计算机的图像采集卡，计算机软件完成对水表盘图像的处理并识别被检定水表流量。

控制成对2000L/15000L等各标准量器水位信号的采集，并控制多个电磁阀的开与关。检定期间实时监测水位信号，停水后进行水位测量，并发送数据至计算机。

计算机采集水表表盘图像后，利用图像技术识别出各个被检水表的流量，结合控制箱对标准容器测量所得的数据，经计算最终生成水表检定报表，从而实现水表检定全过程自动化。

四、水表检定自动化改造应用案例

DN15-50口径以下水表检定采用容积法水表检定装置检定，流程是先使水表排气后停止运行，将其指针对准零线或某一刻度线，读取初始读数Vo}同时将所选用的量器内的水放空，然后操作调节阀，使水按规定流量通过水表，注入量器。当水表指示值到达预先规定的刻度时，或量器的水位到达预定值时，切断水源，待水表停止运转后读取并记录水表终止读数V1，待量器的水位静止后读取并记录量器中水的实际体积Va，计算水表的指示体积Vi;(Vi= V1-V0)。最后通过公式计算出水表误差，检定过程完全由检定员人工操作控制完成。

从水表的检定规程可以看得出来，原始的检定需要人工控制转子流量计、人工读数来完成，在检定结果中水表的复合惯性和水表动态人工读数误差一直都是水表检定误差的主要来源。如何减小人为造成的干扰，就是水表检定站进行自动化改造的目的。

1、DN15-50口径的水表检定装置，采取自动控制的方式进行改造。

（一）每个被检水表的上方安装一台摄像头，直接对水表表盘进行实时摄像，在水表初始时静止状态时和水表检定完成停止运转后的分别拍摄两张水表指针图片，其采集的视频信号直接输入到高速计算机的图像采集卡，通过计算机软件解析完成对水表盘图像的处理并识别被检定水表的指示流量。

（二）在每个标准量器水位指示装置上安装了水位测量仪和抗干扰性强的水位感应头。水位感应头采用光电感应信号，当量器水位达到预设值时，水的凹面切断光电感应头发射的光束，同时输出信号给控制箱来触发继电器动作关闭进水电磁阀的开关

来切断水源。并使量器中水的体积基本保持在预设位置，可保证较高的重复性。水位测量装置也采用发射可见光技术进行定位，通过计算接收测量装置移动产生的脉冲数来换算量器中水的实际体积。它的工作原理保证了水位感应和测量装置对水位变化反应灵敏及量器中实际水体积的测量的准确。水位测量仪及水位感应装置由控制箱进行控制，完成对常用、分界、小流三个标准容器水位信号的采集，在检定期间实时监测多个水位信号，停水后进行水位测量，并发送数据至计算机。

（三）计算机采集水表表盘图像后，利用图像技术识别出各个被检水表的流量，结合控制箱对标准容器测量所得的数据，经计算最终生成水表检定报表。

（四）取得成果:通过对DN50以下水表检定装置的自动化改造，剔除了人工读数方面对检定误差带来的影响。由于实现了被检水表和标准容器体积的自动读取、自动切换流量、以及检定结束后白动计算出误差并形成打印报告，整个检定过程全部自动完成，提高了检定效率，避免了人为操作的不规范与错误，实现了数据电子化管理及传输。

2、 DN80-200的水表检定装置，使用的是动态读数法改造

首先根据相关设计要求加装了以下设备:

（一）重新安装了管路，新增电动阀，用电磁流量计代替老式的玻璃转子流量计，利用电磁流量计量程宽的特点对检定流量点进行更精确的控制。

（二）加装不锈钢摄像架及1套摄像头，摄像头位置上下左右可调节，实时采集被检水表图像。

（三）安装300L/1 OOL和SOOL/1000L/SOOOL五个

工作量器水位摄像装置。

（四）安装300L/100L III SOOL/1000L/SOOOL五个工作量器水位感应器，实时监视实际水位。加装的水位感应装置，采用电容式感应原理，比光电法抗干扰性更强，对于水位快速变化都能做出反应，较适合人流量状态下的水位定位，且具有较强的防水功能，在低电压状态下工作，功耗低。

（五）安装2个电动球阀及若十个管路电磁阀，实现调节流量和流量启停动作。

（六）300L/100L标准容器底阀改造后由电磁阀控制，实现所有底阀自动控制。

（七）为了达到自动控制的目的，被检定水表的读数也摒弃了人上读数法，转而采用数字图像处理技术，使用摄像机拍摄原始图像，实行摄像技术采集法。摄像机采用1/3CCD百万像素专用高清工业摄像机，线数(清晰度)在600线以上，对比度高，并自带光线补偿功能，因此不需采用额外辅助光源。同时图像采集都由进口高速采集卡来完成，像素可达1024*1024，采集处理一幅图像时问只需0.01秒，实时跟踪水表的读数，与水表检测换向动作几乎同步。然后采用了平滑、二值化、噪声去除、特征提取等多种方法得到水表特征图来计算出水表的误差，通过计算来判断水表是否合格。

五、结束语

综上所述，水表检定的自动化改造技术的出现发展给我国的水表使用提供了重要的技术支持，今后还必须要分析运用的需要，进而对其进行更加科学的改造，提高应用的效果。

【参考文献】

[1]张正国.降噪技术在大口径水表检定系统环境中的应用[J].绿色科技,2011,08.

[2]韩昆.大口径水表检定装置(容积法)的升级改造[J].计测技术,2011,02.