嵌入式质量法热量表自动检定装置的研制

摘要

我国北方居民的冬季取暖一直是我国政府重点关注的国计民生问题，截止2017年我国热量表的年销售量已达500万块左右，由于热量表的产品质量直接关系到采暖用户与供热企业的经济利益，我国相关法规明确将其列入强制检定名录。本课题针对当前大部分热量表检定装置出现的诸如:检定测量值仍需手动输入、系统集成度差、普遍采用成本较高的通用式PC工控机作为控制终端等问题，同时为了满足在进行热量表300h耐久性实验过程中对装置管道泄漏故障检测的需求，根据相关国标对热量表检定操作流程的规定，进行了质量法热量表自动检定装置的嵌入式终端的设计，以及管道泄漏故障检测算法的研究。 首先，基于以Cortex-A8架构S5PV21O微处理器为核心的ARM开发板，通过在PC终端搭建开发环境，向开发板裁剪并移植了uboot、Linux kernel以及rootfs，从而使开发板成功启动运行，并基于混杂设备驱动框架，完成了各外围器件底层设备驱动程序的设计。 其次，基于Qt5.6.2软件开发平台进行了嵌入式控制终端的应用层GUI软件的开发。主要完成了操作人员在检定过程中，所涉及到的各个流程所需的人机交互界面的设计，完成了应用层执行业务功能的各个子模块的开发，并使嵌入式控制终端可以对应用软件进行触摸屏操作。 然后，针对热量表300h耐久性实验过程中对检定装置管道泄漏故障检测的需求，使用负压波法对管道泄漏故障信号进行采集捕捉。分别使用了卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波三种滤波算法，模拟仿真了含噪压力信号并对其进行滤波跟踪实验，然后对实测泄露故障信号进行了滤波跟踪实验，对比了这三种算法的滤波效果以及对泄漏信号拐点的捕捉效果。通过对比三者的运行开销，选定了能满足泄漏故障检测需求且更适合应用在嵌入式设备上运行的卡尔曼滤波算法。 最后，调试通过了嵌入式控制终端的各项功能，通过实验验证了本课检定装置的准确度完全满足对二级热量表的整体检定要求:并且完成了在热量表耐久性检走过程中，对检定装置管道泄漏故障进行检测的预期目标。

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