一种电磁流量计中电极污物检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电磁流量计故障诊断技术领域，特别是涉及一种电磁流量计中电极污物检测方法及系统。

背景技术

在电磁流量计测量的介质长期比较污浊的情况下，电磁流量计工作一段时间后，其电极上就会产生污垢。当污垢物质的电导率和被测介质的电导率不同时，就会带来测量误差。污泥、油污对电极的附着，也会使仪表输出发生摆动和漂移。然而，目前并没有十分有效的检测电极上附着物的方法，只能通过离线时进行人工检测，无法在电磁流量计工作期间及时发现问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁流量计中电极污物检测方法及系统，以实现电磁流量计中电极污物的在线快速检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电磁流量计中电极污物检测方法，包括：

在电磁流量计离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集；

提取第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵；

计算第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心；

在电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第二数据集；

提取不同污物对应的第二数据集中每个批次样本对应的第二特征矩阵；

计算第二数据集中所有批次样本对应的所有第二特征矩阵的第二黎曼中心；

在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本，并提取待测样本的样本特征矩阵；

分别计算样本特征矩阵与第一特征矩阵以及第二特征矩阵之间的相似性指标；

提取相似性指标最大的预设个数的特征矩阵，并计算预设个数的特征矩阵的局部黎曼中心；

分别计算局部黎曼中心与第一黎曼中心以及第二黎曼中心的接近程度；

根据接近程度最大的黎曼中心对应的数据集确定待测样本对应的电极的污物检测结果。

可选地，提取第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵，具体包括：

采用公式

可选地，计算第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心，具体包括：

采用公式

可选地，分别计算样本特征矩阵与第一特征矩阵以及第二特征矩阵之间的相似性指标，具体包括：

采用公式

可选地，分别计算局部黎曼中心与第一黎曼中心以及第二黎曼中心的接近程度，具体包括：

采用公式

一种电磁流量计中电极污物检测系统，包括：

第一数据集采集模块，用于在电磁流量计离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集；

第一特征矩阵提取模块，用于提取第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵；

第一黎曼中心计算模块，用于计算第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心；

第二数据集采集模块，用于在电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第二数据集；

第二特征矩阵提取模块，用于提取不同污物对应的第二数据集中每个批次样本对应的第二特征矩阵；

第二黎曼中心计算模块，用于计算第二数据集中所有批次样本对应的所有第二特征矩阵的第二黎曼中心；

样本特征矩阵提取模块，用于在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本，并提取待测样本的样本特征矩阵；

相似性指标计算模块，用于分别计算样本特征矩阵与第一特征矩阵以及第二特征矩阵之间的相似性指标；

局部黎曼中心计算模块，用于提取相似性指标最大的预设个数的特征矩阵，并计算预设个数的特征矩阵的局部黎曼中心；

接近程度计算模块，用于分别计算局部黎曼中心与第一黎曼中心以及第二黎曼中心的接近程度；

污物检测结果确定模块，用于根据接近程度最大的黎曼中心对应的数据集确定待测样本对应的电极的污物检测结果。

可选地，第一特征矩阵提取模块具体包括：

第一特征矩阵提取单元，用于采用公式

可选地，第一黎曼中心计算模块具体包括：

第一黎曼中心计算单元，用于采用公式

可选地，相似性指标计算模块具体包括：

相似性指标计算单元，用于采用公式

可选地，接近程度计算模块具体包括：

接近程度计算单元，用于采用公式

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种电磁流量计中电极污物检测方法及系统，所述方法包括：在电磁流量计离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集；提取第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵；计算第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心；在电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第二数据集；提取不同污物对应的第二数据集中每个批次样本对应的第二特征矩阵；计算第二数据集中所有批次样本对应的所有第二特征矩阵的第二黎曼中心；在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本，并提取待测样本的样本特征矩阵；分别计算样本特征矩阵与第一特征矩阵以及第二特征矩阵之间的相似性指标；提取相似性指标最大的预设个数的特征矩阵，并计算预设个数的特征矩阵的局部黎曼中心；分别计算局部黎曼中心与第一黎曼中心以及第二黎曼中心的接近程度；根据接近程度最大的黎曼中心对应的数据集确定待测样本对应的电极的污物检测结果。采用本发明方法能够实现电磁流量计中电极污物的在线快速检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种电磁流量计中电极污物检测方法的流程图；

图2为本发明一种电磁流量计中电极污物检测方法的原理示意图；

图3为本发明一种电磁流量计中电极污物检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电磁流量计中电极污物检测方法及系统，以实现电磁流量计中电极污物的在线快速检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种电磁流量计中电极污物检测方法的流程图，图2为本发明一种电磁流量计中电极污物检测方法的原理示意图。参见图1和图2，本发明一种电磁流量计中电极污物检测方法包括：

步骤101：在电磁流量计离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集。

本发明方法是在三种不同情况下对电极对地的电阻值进行检测，根据电阻值的变化判断仪器仪表本身是否出现故障。第一种情况是电磁流量计离线并且电极上无污物的情况，第二种情况是电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况，第三种情况是电磁流量计在线工作情况。在以上三种不同情况下，分别采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集、第二数据集以及待测样本。

具体地，在离线并且电极上无污物的情况下，采集电磁流量计电极与地之间的电阻值，构成第一数据集Ω

步骤102：提取所述第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵。

计算从第一数据集每个批次样本Ω

其中i＝1，2，......，N，N记录了样本的数量，通常为足够大，应包含正常情况下所有可能发生的情况。

将得出来的正定特征矩阵P

因此，所述步骤102提取所述第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵，具体包括：

采用公式

步骤103：计算所述第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心。

提取第一数据集Ω

P

其中Log(·)代表矩阵对数；λ

因此，所述步骤103计算所述第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心，具体包括：

采用公式

步骤104：在电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第二数据集。

与步骤101所述的第一种情况类似，在离线并且在电极上有不同类型污物附着的情况下，分别测出电极与地之间的电阻值形成第二数据集。具体地，在电磁流量计离线并且电极上有第c种污物附着的情况下，采集电磁流量计电极与地之间的电阻值，构成第c个第二数据集Ω

第c种污物对应的第二数据集Ω

步骤105：提取不同污物对应的第二数据集中每个批次样本对应的第二特征矩阵。

针对第c种污物对应的第二数据集Ω

其中i＝1，2，......，M，M记录了样本的数量，通常为足够大。c＝1，2，......，C应涵盖所有可能的电极污物种类。

将针对每种污物得出来的所有第二特征矩阵P

步骤106：计算所述第二数据集中所有批次样本对应的所有第二特征矩阵的第二黎曼中心。

提取第二数据集Ω

其中P

步骤107：在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本，并提取所述待测样本的样本特征矩阵。

与步骤101和104所述的前两种情况类似，在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本Ω＝[Ω(1),...,Ω(n)]∈R

在电磁流量计工作在线情况下，采集到新的数据集作为待测样本Ω，并提取待测样本Ω的样本特征矩阵Q

其中n为这组数据的采样数，Q

步骤108：分别计算所述样本特征矩阵与所述第一特征矩阵以及所述第二特征矩阵之间的相似性指标。

分别计算待测样本Ω的样本特征矩阵Q

其中P

因此，所述步骤108分别计算所述样本特征矩阵与所述第一特征矩阵以及所述第二特征矩阵之间的相似性指标，具体包括：

采用公式

步骤109：提取所述相似性指标最大的预设个数的特征矩阵，并计算所述预设个数的特征矩阵的局部黎曼中心。

对样本特征矩阵Q

其中l为预设个数；P

步骤110：分别计算所述局部黎曼中心与所述第一黎曼中心以及所述第二黎曼中心的接近程度。

计算局部黎曼中心P

或

α最大者判断为此待测样本对应的情况。

因此，所述步骤110分别计算所述局部黎曼中心与所述第一黎曼中心以及所述第二黎曼中心的接近程度，具体包括：

采用公式

步骤111：根据所述接近程度最大的黎曼中心对应的数据集确定所述待测样本对应的电极的污物检测结果。

根据所述接近程度α最大的黎曼中心对应的数据集确定所述待测样本Ω对应的电极的污物检测结果。例如，若接近程度α最大的黎曼中心为P

本发明公开的一种电磁流量计中电极污物检测方法，包括：在离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集Ω

基于本发明提供的方法，本发明还提供一种电磁流量计中电极污物检测系统，参见图3，所述系统包括：

第一数据集采集模块301，用于在电磁流量计离线并且电极上无污物的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第一数据集；

第一特征矩阵提取模块302，用于提取第一数据集中每个批次样本对应的第一特征矩阵；

第一黎曼中心计算模块303，用于计算第一数据集中所有批次样本对应的所有第一特征矩阵的第一黎曼中心；

第二数据集采集模块304，用于在电磁流量计离线并且电极上有不同污物附着的情况下，采集电极与地之间的电阻值构成第二数据集；

第二特征矩阵提取模块305，用于提取不同污物对应的第二数据集中每个批次样本对应的第二特征矩阵；

第二黎曼中心计算模块306，用于计算第二数据集中所有批次样本对应的所有第二特征矩阵的第二黎曼中心；

样本特征矩阵提取模块307，用于在电磁流量计在线工作情况下，采集电极与地之间的电阻值构成待测样本，并提取待测样本的样本特征矩阵；

相似性指标计算模块308，用于分别计算样本特征矩阵与第一特征矩阵以及第二特征矩阵之间的相似性指标；

局部黎曼中心计算模块309，用于提取相似性指标最大的预设个数的特征矩阵，并计算预设个数的特征矩阵的局部黎曼中心；

接近程度计算模块310，用于分别计算局部黎曼中心与第一黎曼中心以及第二黎曼中心的接近程度；

污物检测结果确定模块311，用于根据接近程度最大的黎曼中心对应的数据集确定待测样本对应的电极的污物检测结果。

其中，第一特征矩阵提取模块302具体包括：

第一特征矩阵提取单元，用于采用公式

第一黎曼中心计算模块303具体包括：

第一黎曼中心计算单元，用于采用公式

相似性指标计算模块308具体包括：

相似性指标计算单元，用于采用公式

接近程度计算模块310具体包括：

接近程度计算单元，用于采用公式

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。