1.本发明涉及计量仪表技术领域，具体涉及一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法。
背景技术：2.随着物联网技术的发展，直读式机械计数器已光电应用于工商业和民用自动化系统与自动抄表系统中。而目前光电直读机械计数器在技术上较为成熟，是直读计数器的主要种类。光电直读计数器又分对射式和反射式两种，其中对射式又包括通过字轮上的光孔对射和通过光导传输件对射两种。从具体原理而言，以上几种直读计数器都是通过字轮上所设计的光孔或字轮上的反射条码，使字轮处于的不同位置时，发出的光信号通过对射或反射后，所采集到的编码与字轮盘上的0-9的数字相对应，再通过解码读出数字。上述直读计数器都存在当个别发光源或光接收装置发生故障，或因字轮盘位置不精确等因素引起的解码错误，从而导致机械读数与解码输出数字不一致，尤其是当高位字轮解码错误时，将导致数字偏差极大。而对于工商业流量计配套的直读计数器来讲，直读数据错误将导致贸易纠纷，如高位错误将导致贸易纠纷严重。但目前大部分直读计数器都采用直接读取全部位数的办法，存在误读的可能性较高的问题。也有采用带脉冲信号输入的直读计数器，在初始化时通过对脉冲计数器、机械计数器读数及解码直读值进行同步后，再通过对输入的脉冲信号进行计数，并将其计数值与直读计数器的解码直读值进行比较从而进行自诊断和校正，以提高解码直读值的可靠性。然而，实践证明在工业环境中使用，脉冲信号容易受到干扰，从而导致脉冲信号的计数值产生误差，进而导致无法以脉冲计数器的计数值作为直读计数器的解码直读值的诊断与校准依据。因此，有必要再通过改进诊断和校准方法，进一步提高直读计数器的可靠性。
3.其次，直读计数器一般采用光电方法，且因直读计数器大都采用直接读取全部位数的办法，耗电较大，而大部分工商业流量计由于应用场合的特殊性，一般无外电源要求由内电池供电，因此降低直读计数器的耗电，对延长电池寿命减少维护工作量具有重要意义。
技术实现要素：4.本发明创新的提出了一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，可使传统气体流量计的可靠性大幅提高，避免城市燃气计量贸易纠纷；有效降功耗，减少流量计维护工作量，开阔产品应用场景。
5.为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，该直读方法包括如下步骤，
6.步骤1，上电初始化，读取计数器全部字轮示值的直读值，令直读值作为初始值同步至机械计数器的直读值和电子计数器的计数值中；
7.步骤2，选择位序为n的低位字轮作为参考位字轮，并配置参考位字轮示值的读取周期t；再判断时间是否到达所述读取周期t：如果是，则执行步骤3；如果否，则进入休眠等
待下次读取；
8.步骤3，将机械计数器的直读值计为原直读值m0并保存，将电子计数器的计数值计为原计数值c0并保存；
9.步骤4，读取参考位字轮及全部低位字轮的示值，根据原直读值m0更新获取新直读值m；
10.步骤5，当参考位字轮进位时，根据参考位字轮的位序所确定的计数值增量进行计数，并根据参考位字轮及全部低位字轮的示值计算电子计数器的新计数值c；
11.步骤6，对新直读值m和新计数值c进行诊断和校正；
12.步骤7，输出诊断信息或校正后的直读值和计数值，之后进入休眠状态等待下次读取。
13.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中步骤2中，当所述低位参考字轮配置为十分位字轮时，位序n＝1；
14.当所述低位参考字轮的位序n每比十分位字轮低一位时，位序n的值逐次减1；
15.当所述低位参考字轮的位序n每比十分位字轮高一位时，位序n的值逐次加1；
16.根据参考字轮的位序调整读取周期t，读取周期t的取值范围为：2≤t≤16。
17.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中在步骤3之后，还包括判断参考位字轮是否故障的步骤：如果是，则选取高一位字轮作为参考字轮，返回步骤3；如果否，则执行步骤4。
18.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中在步骤4中，当参考位字轮读出示值正常且未发生进位时,则根据参考位字轮及其全部低位字轮的读出示值与原直读值m0获取新直读值m；
19.当参考位字轮发生进位时，需再读取比参考位字轮高一位字轮的示值，并与参考位字轮及其全部低位字轮的读出示值一起更新获取新直读值m；
20.当参考位字轮进位，其它高位字轮同时发生进位时，读取发生进位的最高位字轮高一位字轮及其之后的所有位字轮的读出示值，更新获取新直读值m。
21.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中在步骤5中，位序为n的参考位字轮发生进位，则每次进位的电子计数器值增量为10
n-1
，之后将计数值c0中与参考位字轮的对应位字轮及参考位字轮之后全部低位字轮的数值清零，再将其与参考位字轮及全部低位字轮的示值相加，得到新计数值c；
22.并在更新新计数值c之前，将未更新的新计数值c替换至原计数值c0中。
23.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中在步骤6中，比较原直读值m0与新直读值m，并将两者的差值计为δ1＝m-m0；
24.比较原计数值c0与新计数值c，并将两者的差值计为δ2＝c-c0；
25.比较新计数值c与新直读值m，并将两者的差值的绝对值计为δ3＝abs(m-c)；
26.将下一个读取周期的增量计为δv；
27.若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3≤10
n-2
；则判定新直读值m与新计数值c均正确，令c＝m，之后执行步骤7。
28.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中
29.若δ1≤δv，但δ2＞δv，且δ3≤10
n-2
，则判定新直读值m正常而新计数值c异常，令c＝m进行校准，之后执行步骤7。
30.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中若δ2≤δv，但δ1＞δv，且δ3≤10n-2
，则判定新计数值c正常而新直读值m异常，令m＝c进行校准，之后执行步骤7。
31.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3＞10
n-2
，则判定新直读值m与新计数值c之间偏差增大，如abs(δ1)＜abs(δ2)，则令c＝m进行校准；如abs(δ2)＜abs(δ1)，则令m＝c进行校准，之后执行步骤7。
32.进一步的，本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其中若δ1＞δv，δ2＞δv，或δ3＞10
n-2
，则判定读取故障，返回步骤3；若连续三次读取故障，则判定故障并停止读取，之后执行步骤7。
33.本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法与现有技术相比，具有以下优点：通过采用参考位字轮进位做为电子计数器的信号源进行计数，获得了可对直读值进行诊断和校准的依据，与传统直读计数器及采用脉冲信号计数器作为诊断和校准的直读机械计数器相比，具有更高的可靠性；其次，采用了基于参考位字轮进位时才对其高一位字轮进行读取示值的方法，与传统读取全部字轮的传统直读计数器相比，有效地降低了功耗；另外，因参考位字轮在故障时可选择高一位字轮作为参考位字轮，因此可有效保证除原故障参考位字轮位数之外的各位数据的准确，可有效减少贸易纠纷。
34.下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法作进一步详细说明：
附图说明
35.图1为本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法的流程示意图。
36.图2为本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法中诊断校正的流程示意图。
37.图3为应用本发明的一种直读式机械计数器。
具体实施方式
38.首先需要说明的，本发明中所述的上、下、前、后、左、右等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
39.如图1所示本发明一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法的具体实施例，该直读方法包括如下步骤，
40.步骤1，上电初始化，读取计数器全部字轮示值的直读值，令直读值作为初始值同步至机械计数器的直读值和电子计数器的计数值中；
41.机械计数器的直读值的包括原直读值m0和新直读值m,并且新直读值m在更新前会将原直读值m0之前保存的值进行替换；电子计数器的计数值包括原计数值c0和新计数值c,并且新计数值c在更新前会将原计数值c0之前保存的值进行替换。为了防止数据的丢失可
na10-n
...a
10
*10-2
；
58.如参考位字轮进位时，其前若干位同时发生进位，即需读取发生进位的最高位字轮之前一位(设为第m位，其中1≤m≤7，m＝1即为最高位a1)及其之后的所有位字轮的示值，设示值的直读值为am...a8a9a
10
，则计数器的新直读值m为：m＝a1...a
m-1
*10
9-m
+a
mam+1
...a8a9a
10
*10-2
。
59.步骤5，当参考位字轮进位时，根据参考位字轮的位序所确定的计数值增量进行计数，并根据参考位字轮及全部低位字轮的示值计算电子计数器的新计数值c；
60.在步骤5中，位序为n的参考位字轮发生进位，则每次进位的电子计数器值增量为10
n-1
，之后将计数值c0中与参考位字轮的对应位字轮及参考位字轮之后全部低位字轮的数值清零，再将其与参考位字轮及全部低位字轮的示值相加，得到新计数值c；
61.例如：位序为n的参考位字轮发生进位，则其每次进位的电子计数器值增量为10
n-1
；设进位后“参考位字轮”及其全部低位字轮的直读编码值为a
10-n
...a
10
，则电子计数器的新值c为：c＝a1a2...a
9-n
+a
10-n
...a
10
*10-2
+10
n-1
。
62.并在更新新计数值c之前，将未更新的新计数值c替换至原计数值c0中。
63.步骤6，对新直读值m和新计数值c进行诊断和校正；
64.具体地，如图2所示，在步骤6中，比较原直读值m0与新直读值m，并将两者的差值计为δ1＝m-m0；
65.比较原计数值c0与新计数值c，并将两者的差值计为δ2＝c-c0；
66.比较新计数值c与新直读值m，并将两者的差值的绝对值计为δ3＝abs(m-c)；
67.将下一个读取周期的增量计为δv；
68.若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3≤10
n-2
；则判定新直读值m与新计数值c均正确，令c＝m，之后执行步骤7。
69.若δ1≤δv，但δ2＞δv，且δ3≤10
n-2
，则判定新直读值m正常而新计数值c异常，令c＝m进行校准，之后执行步骤7。
70.若δ2≤δv，但δ1＞δv，且δ3≤10n-2
，则判定新计数值c正常而新直读值m异常，令m＝c进行校准，之后执行步骤7。
71.若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3＞10
n-2
，则判定新直读值m与新计数值c之间偏差增大，在上述前提下，如果abs(δ1)＜abs(δ2)，则令c＝m进行校准；反之，如果abs(δ2)＜abs(δ1)，则令m＝c进行校准，之后执行步骤7。
72.若δ1＞δv，δ2＞δv，或δ3＞10
n-2
，则判定读取故障，返回步骤3；若连续三次读取故障，则判定故障并停止读取，之后执行步骤7。
73.步骤7，输出诊断信息或校正后的直读值和计数值，之后进入休眠状态等待下次读取。
74.综上所述，本发明通过采用参考位字轮进位做为电子计数器的信号源进行计数，获得了可对直读值进行诊断和校准的依据，与传统直读计数器及采用脉冲信号计数器作为诊断和校准的直读机械计数器相比，具有更高的可靠性；其次，采用了基于参考位字轮进位时才对其高一位字轮进行读取示值的方法，与传统读取全部字轮的传统直读计数器相比，有效地降低了功耗；另外，因参考位字轮在故障时可选择高一位字轮作为参考位字轮，因此可有效保证除原故障参考位字轮位数之外的各位数据的准确，可有效减少贸易纠纷。
75.如图3所示，本发明还提供了一种直读式机械计数器，其包括光电直读处理模块1、输出通信接口2、计数器外壳3、字轮组4、光接收部件6、发光部件7和传动机构8，光电直读处理模块1、输出通信接口2、字轮组4、光接收部件6、发光部件7和传动机构8设置在计数器外壳3内。其中字轮组4有若干个字轮组成，如图3所示，其中较低位有一个字轮5被选择为参考位字轮(可按实际需求选择)。字轮组4通过传动机构8而转动，光电直读处理模块1按要求读取需读取字轮的编码值。以参考位字轮5为例，其编码值读取方法如下：字轮盘上留有过光孔，在字轮一侧安装发光部件7，另一侧安装有光接收部件6。发光部件7发出的光线通过字轮盘时的光孔照射到光接收部件6上并通过光电直读处理模块1的光电转换和解码读取得到字轮的编码值，即为该字轮的指示数字“9”。光电直读处理模块1中的微处理器，按设置的读取周期并按本发明的方法步骤读取参考位字轮5及其低位字轮的编码值并经处理得到直读值“01234598”。当“参考位字轮”读取的编码值由“9”变为“0”或由大到小的情况，说明“参考位字轮”5发生进位，光电直读处理模块1中电子计数器应基于“参考位字轮”5的位次进行正确的计数(本示意图参考位字轮5为十分位，n＝1，则进位应加1)。然后对直读值和计数器按本发明方法步骤进行诊断和校正处理，结果和报警信息通过输出通信接口2进行传送。利用本发明，通过采用参考位字轮进位做为电子计数器的信号源进行计数，获得了可对计数器直读值进行诊断和校准的依据，可在线诊断机械计数器是否异常、输出可靠准确的计量数值和信息信息；其次，采用了基于参考位字轮进位时才对其高一位字轮进行读取编码值的方法，有效地降低了功耗。
76.需要说明的是，本发明还可以应用至气体腰轮流量计中，使得气体腰轮流量计具备诊断与校正功能，通过磁耦合与气体流量计基表连接，流量计在运行时，与气体流量成正比的的机械能量，经磁耦合带动自诊断直读计数器的传动机构旋转，从而再带动字轮组进行计数。在运行过程中，光电直读处理模块按图1读取流程和图诊断校正流程进行处理和输出。依照本发明的方法，通过基于参考位字轮进位做为电子计数器的增量进行计数，获得了可对直读值进行诊断和校准的依据，可在线诊断机械计数器是否异并输出可靠的计量数值和诊断信息与其它直读机械计数器相比，具有更高的可靠性；其次，采用了基于参考位字轮进位时才读取高一位字轮，有效地降低了功耗；另外，因参考位字轮故障时可选择高一位字轮作为参考位字轮，因此可有效保证除原故障参考位字轮位数之外的各位数据的准确，可有效减少贸易纠纷。
77.以上实施例仅是对本发明的优选实施例进行的描述，并非对本发明请求保护范围的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
技术特征：1.一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：该直读方法包括如下步骤，步骤1，上电初始化，读取计数器全部字轮示值的直读值，令直读值作为初始值同步至机械计数器的直读值和电子计数器的计数值中；步骤2，选择位序为n的低位字轮作为参考位字轮，并配置参考位字轮示值的读取周期t；再判断时间是否到达所述读取周期t：如果是，则执行步骤3；如果否，则进入休眠等待下次读取；步骤3，将机械计数器的直读值计为原直读值m0并保存，将电子计数器的计数值计为原计数值c0并保存；步骤4，读取参考位字轮及全部低位字轮的示值，根据原直读值m0更新获取新直读值m；步骤5，当参考位字轮进位时，根据参考位字轮的位序所确定的计数值增量进行计数，并根据参考位字轮及全部低位字轮的示值计算电子计数器的新计数值c；步骤6，对新直读值m和新计数值c进行诊断和校正；步骤7，输出诊断信息或校正后的直读值和计数值，之后进入休眠状态等待下次读取。2.根据权利要求1所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：步骤2中，当所述低位参考字轮配置为十分位字轮时，位序n＝1；当所述低位参考字轮的位序n每比十分位字轮低一位时，位序n的值逐次减1；当所述低位参考字轮的位序n每比十分位字轮高一位时，位序n的值逐次加1；根据参考字轮的位序调整读取周期t，读取周期t的取值范围为：2≤t≤16。3.根据权利要求1所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：在步骤3之后，还包括判断参考位字轮是否故障的步骤：如果是，则选取高一位字轮作为参考字轮，返回步骤3；如果否，则执行步骤4。4.根据权利要求1所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：在步骤4中，当参考位字轮读出示值正常且未发生进位时,则根据参考位字轮及其全部低位字轮的读出示值与原直读值m0获取新直读值m；当参考位字轮发生进位时，需再读取比参考位字轮高一位字轮的示值，并与参考位字轮及其全部低位字轮的读出示值一起更新获取新直读值m；当参考位字轮进位，其它高位字轮同时发生进位时，读取发生进位的最高位字轮高一位字轮及其之后的所有位字轮的读出示值，更新获取新直读值m。5.根据权利要求1所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：在步骤5中，位序为n的参考位字轮发生进位，则每次进位的电子计数器值增量为10
n-1
，之后将计数值c0中与参考位字轮的对应位字轮及参考位字轮之后全部低位字轮的数值清零，再将其与参考位字轮及全部低位字轮的示值相加，得到新计数值c；并在更新新计数值c之前，将未更新的新计数值c替换至原计数值c0中。6.根据权利要求4所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，
其特征在于：在步骤6中，比较原直读值m0与新直读值m，并将两者的差值计为δ1＝m-m0；比较原计数值c0与新计数值c，并将两者的差值计为δ2＝c-c0；比较新计数值c与新直读值m，并将两者的差值的绝对值计为δ3＝abs(m-c)；将下一个读取周期的增量计为δv；若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3≤10
n-2
；则判定新直读值m与新计数值c均正确，令c＝m，之后执行步骤7。7.根据权利要求6所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：若δ1≤δv，但δ2＞δv，且δ3≤10
n-2
，则判定新直读值m正常而新计数值c异常，令c＝m进行校准，之后执行步骤7。8.根据权利要求7所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：若δ2≤δv，但δ1＞δv，且δ3≤10
n-2
，则判定新计数值c正常而新直读值m异常，令m＝c进行校准，之后执行步骤7。9.根据权利要求8所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：若δ1≤δv、δ2≤δv，且δ3＞10
n-2
，则判定新直读值m与新计数值c之间偏差增大，如abs(δ1)＜abs(δ2)，则令c＝m进行校准；如abs(δ2)＜abs(δ1)，则令m＝c进行校准，之后执行步骤7。10.根据权利要求9所述的一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，其特征在于：若δ1＞δv，δ2＞δv，或δ3＞10
n-2
，则判定读取故障，返回步骤3；若连续三次读取故障，则判定故障并停止读取，之后执行步骤7。
技术总结本发明涉及一种基于低位字轮进位计数的光电直读计数器的直读方法，该直读方法包括如下步骤，步骤1，上电初始化，同步机械计数器的直读值和电子计数器的计数值；步骤2，选择参考位字轮，并配置读取周期T；判断时间是否到达读取周期T：如果是，则执行步骤3；如果否，则进入休眠等待下次读取；步骤3，保存原直读值M0和原计数值C0；步骤4，更新新直读值M；步骤5，更新新计数值C；步骤6，对新直读值M和新计数值C进行诊断和校正；步骤7，输出诊断信息或校正后的直读值和计数值，之后进入休眠状态等待下次读取。本发明可使传统气体流量计的可靠性大幅提高，避免城市燃气计量贸易纠纷；有效降功耗，减少流量计维护工作量，开阔产品应用场景。开阔产品应用场景。开阔产品应用场景。
技术研发人员：林念杰 徐亦鹏 叶友传 黄兆伟
受保护的技术使用者：浙江磐博科技有限公司
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2022/7/5
