[发明专利]一种基于物联网的智能电磁流量计系统及故障分析方法

权利要求书

1.一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：包括电源模块、电磁流量传感器、电磁流量转换控制单元和物联网模块，所述电磁流量转换控制单元和分别与所述电源模块、电磁流量传感器、物联网模块连接；所述电磁流量传感器把被测流体的流量信号转换成相应的标准电压信号，并将该标准电压信号传输至电磁流量转换控制单元进行处理，处理后的数据通过物联网模块与PC机进行相互通讯；

所述的电磁流量转换控制单元包括控制器MCU、CPLD、A/D转换器、信号处理模块、励磁电路和LCD显示模块，所述控制器MCU负责完成整个系统的控制功能，包括励磁电路控制、采样控制、信号处理功能、流量计算和LCD显示控制；所述控制器MCU的输入端连接有A/D转换器、电源模块和流向检测模块，所述控制器MCU还连接有CPLD、LCD显示模块以及物联网模块；

所述CPLD负责实现整个系统所需的所有数字逻辑电路，所述A/D转换器将外部模拟信号变换为数字信号以供控制器MCU分析处理，所述信号处理模块将电磁流量传感器输出的电压、电流信号进行放大、滤波处理，消除或减弱噪声和干扰的影响后，再经A/D转换器采样以发送给控制器MCU分析处理；

所述励磁电路决定着传感器的工作磁场，负责给变送器提供励磁电流；所述LCD显示模块用以实时显示瞬时流量、累积流量和相关仪表参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述电源模块输出交流24V电压，交流24V电压通过四个二极管组成的整流电路后连接到BCP56芯片，BCP56芯片与XTR115芯片相连接，通过XTR115芯片输出直流5V电压，该直流5V电压连接65ZY芯片的输入引脚，并通过65ZY输出直流3.3V电压。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述电磁流量传感器将采集的信号经前置放大电路、二阶低通滤波电路和高增益放大电路进行信号调理，并经AD转换处理后，再由控制器和CPLD进行数据处理，计算出流量工程量值，并在LCD显示模块上输出，同时通过无线传输模块上传相关检测参数以及计算结果至上位机。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述A/D转换器的5V基准电压由外部电路单独提供，与数字部分的5V电压分开。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述物联网模块包括无线传输模块、终端节点、串口通信，所述终端节点主要负责采集流量、温度和压力信息。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述无线传输模块采用Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块采用CC2430模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述控制器MCU还连接有数据存储模块，用以存放电磁流量计内包括瞬时流量和累积流量在内的相关数据、参数。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述控制器MCU选用LPC2132单片机。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述CPLD选用LC4128V芯片。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统的故障分析方法，其特征在于：包括：

根据预先建立的电磁流量计的故障树模型，对电磁流量计故障进行定性分析，以得到电磁流量计故障的最小割集；

获取电磁流量计的故障基本事件，故障基本事件包括接线问题、密封问题、主板硬件故障、线圈问题、电磁流量传感器问题；

根据所述故障基本事件，参考故障树模型的最小割集，建立故障分布函数模型；

根据电磁流量计的故障分布函数模型，计算电磁流量计故障的顶事件概率、基本事件重要度；

其中，根据如下公式计算电磁流量计故障的顶事件概率：

其中，y表示电磁流量计故障的顶事件概率，n表示最小割集数量，j为最小割集序号，j＝1,2,…,n；i∈G_j表示第i个基本事件属于第j个最小割集；F_i表示第i个基本事件的累计故障分布函数，F_i＝1-e^-λt，λ表示第i个基本事件的故障概率，t表示时间序列中的时刻；

根据如下公式计算电磁流量计的第i个基本事件的重要度I_i：

其中，表示含有第i个基本事件的最小割集发生概率的总和。