[发明专利]一种智能热量计价器

权利要求书

1.一种智能热能计价器，其特征在于包括供热体管道、计价器机体盖、控制器模块、数字显示屏、温度信号传输线、流量信号传输线、传感采集模块、固定螺栓孔、机体外壳、供热体管道、下接口、上接口；供热体管道一端连接下结构，另一端连接上接口，下结构和上接口分别接入外部供热管道；机体外壳与供热体管道为一个整体，并采用高周波塑料焊接；传感采集模块以螺纹连接形式连接于供热体管道之中；机体外壳包括多个固定螺栓孔，控制器模块通过所述多个固定螺栓孔螺栓连接在机体外壳；计价器机体盖与机体外壳之间采用卡扣连接；传感采集模块分别通过温度信号传输线与流量信号传输线连接控制器模块。

2.根据权利要求1所述的智能热能计价器，其特征在于：机体外壳顶部为流线型弧顶。

3.根据权利要求1所述的智能热量计价器，其特征在于：所述传感采集模块包括温度传感器与霍尔传感器，所述温度传感器与霍尔传感器通过信号传输线与所述控制器模块通过信号线电连接；所述温度传感器用于测量供热体流经计价器时的温度，所述霍尔传感器用于测量供热体流经计价器时的流速。

4.根据权利要求1所述的智能热量计价器，其特征在于：所述控制器模块包括信号处理模块、故障诊断模块、存储模块和计费模块。

5.根据权利要求4所述的智能热量计价器，其特征在于：信号处理模块按以下方法进行可靠高精度误差修正：

1)选定初始近似值x₀，其中x₀既可表示初始温度T₀，也可以表示初始流量L₀，计算S₀＝S(x₀)，S₀’＝S’(x₀)；其中是一个基于多项标准数组的拟合函数；

2)按照公式(1)迭代得到新的近似值x₁，其中x₁既可表示温度T₁，也可以表示流量L₁，以及与之对应的S₁＝S(x₁)，S₁’＝S’(x₁)：

x₁＝x₀‐S₀/S₀’(1)

其中，如果x₁满足|α|<ε₁或|f₁|<ε₂，则终止迭代，以x₁为方程的根；否则根据步骤3)进行修改迭代，其中ε₁和ε₂允许存在误差；

3)如果迭代到达预先指定次数N，或者S₁’＝0，则迭代失败，否则以(x₁,S₁,S₁’)代替(x₀,S₀,S₀’)转到步骤2)进行处理；

4)经过N次修正后的x_N作为对x₀的修正。

6.根据权利要求4所述的智能热量计价器，其特征在于：故障诊断模块按以下方法进行故障诊断：

1)网络初始化，即确定输入与输出，学习率、隐层数和隐层节点数，并将各节点间的连接权值和阈值初始化；

2)计算隐含层输出；根据输入层和隐层间连接权值ω_ij以及隐层阈值a，输入向量X，依据公式计算隐层输出H；

式中，l为隐层节点数，f为隐层激励函数，该激励函数有多种表达形式，这里选择：

3)计算输出层输出；根据连接权值ω_jk和阈值b，隐层输出H，计算BP网络预测输出的公式为：

4)计算误差；网络预测误差e可根据网络预测输出O和期望输出Y计算：

e_k＝Y_k-O_k,k＝1,2,…,m (5)

5)更新权值和阈值；根据步骤四中求得的误差e更新网络连接权值ω_ij和ω_jk、阈值a和b：

ω_jk＝ω_jk+ηH_je_k,j＝1,2,…,l；k＝1,2,…,m(7)

b_k＝b_k+e_k,k＝1,2,…,m(9)

式中，学习速率η一般取值在[0，1]之间；

6)判断算法是否迭代结束，即满足迭代精度与否，若否，则跳回2)继续循环；其中最佳隐层节点数的选择可参考如下公式：

l＜n-1 (10)

l＝log₂n (12)

式中，n为输入节点数，l为隐层节点数，m为输出节点数，a为0-10的常数；

7)所测温度值T和流量值L作为网络输入特征向量X，反应计价器健康状况的主要特征为流量和温度，根据以上计算得到网络连接权值和阈值，并更新权值和阈值，对测试样本故障分类输出为一组概率向量P＝[p1,p2,p3,p4]，向量中的值代表各类故障所对应的概率，p1表示温度失真，p2为流量失真，p3为两者失真，p4为其他故障，概率值最大的即为所定位的故障类别，最终完成故障诊断。