本发明涉及液位计检定，尤其涉及一种基于物联网的反射式液位计检定系统及方法。
背景技术：
1、液位计是工业过程测量和控制系统中用于检测液面位置的仪器，在石油、化工、安全生产、运输、储存等多个行业中均广泛应用了液位计。按照液位计的工作原理不同，可将液位计分为接触式液位计和非接触式液位计。非接触式液位计包括超声波液位计、雷达式液位计、激光液位计等，均是利用反射原理进行液位计检测，因此成为反射式液位计。反射式液位计不与被测液体接触，测量元件不易受被测介质影响，不会对被测介质产生干扰，可用于高温、高黏度、腐蚀性、污染性等多种复杂场合。
2、为了保证反射式液位计的测量准确性，需要使用检定装置对其进行定期检定，而现有的反射式液位计检定系统存在一定的缺陷。首先，现有技术通常将被检定液位计固定安装于检定系统的一端，而在另一端设置被检测对象，但是在安装时难以保证反射式液位计的安装轴线与被检测对象垂直，或者在被检定液位计反复多次升降后产生了一定的位移偏差，即反射式液位计与竖直方向存在一定的角度偏差，导致被检定液位计的测量数据不准确(且测量数据大于实际液位值)，致使被检定液位计的读数与标准液位值的误差值不准确。此外，在反射式液位计的实际使用过程中被测对象为水面或者其他液体，而在现有的检定系统中常采用稳定的平面作为被检测对象，这就导致检定系统的真实性不强，无法了解反射式液位计的真实使用情况以及误差情况。但是若简单的将水面作为检定系统的被测对象，则在高度较低的情况下由于水面的波动、不稳定的现象，导致测量误差较大。因此现有技术未能很好地应对不同高度时的不同特点。此外，由于检定系统的安装架上安装有多个设备，长时间使用下会导致安装架产生形变，导致安装架出现侧倾，致使标准数据的不准确。
3、例如，发明专利申请文件cn106289454a公开了一种液位计量尺及应用其的液位计校准方法。一种液位计量尺包括钢卷尺、尺锤、钢卷尺控制装置、人机交互装置，可以使测量人员和钢卷尺控制装置能及时控制下尺速度，同时避免容器底部的基础沉降、容器变形、容器底部沉积物堆积等因素造成的液位测量数据不准的问题；一种液位计校准方法是基于所述液位计量尺的固定液位计校准方法，在同一容器的不同液位下，利用固定液位计和所述液位测量尺对容器的液位分别进行二次测量，利用误差公式计算误差。该文件不需要事先获得容器的参考高度，消除了参考高度不准确对测量结果的影响，达到了校准固定液位计误差的目标，大幅度提高了测量工作效率。但是，该文件并没有解决如何保证被检定液位计的测量数据准确性以及液面波动的问题。
4、再例如，发明专利申请文件cn113566931a公开了一种基于边缘计算的闸前反射式水位计智能校准方法及系统，采用现场嵌入式计算机、水位高精度率定平台、多要素传感器结合热力耦合理论和机器学习方法，采用定期离线建立测值误差修正模型和在线实时误差修正策略，实现了闸前水位的智能校准。离线校准首先固定水位基准面，然后控制水位测量装置及支架在高精密丝杆上以预定的高度间隔上下移动，同时测量水位值、气象参数和水面至支架之间透明度，利用样本构建测值误差修正模型。该文件虽然涉及到液面环境的真实性问题，但是其仅仅概略性地提出了利用误差修正模型进行修正，但是该模型如何构建、模型的参数如何设置、模型的输入输出如何处理，文件中均没有涉及，本领域技术人员无法根据该模型解决液面波动的问题。并且，该文件也没有解决如何保证被检定液位计的测量数据准确性的问题。
技术实现思路
1、发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于物联网的反射式液位计检定系统及方法。
2、技术方案：
3、第一方面，本发明提出一种基于物联网的反射式液位计检定系统，包括物联网平台、用户终端、检定现场可编程逻辑控制器、被检定液位计、第一升降装置、第二升降装置、旋转夹持装置、安装架、反射面板、被测水面、磁栅尺、标准液位计；
4、所述第一升降装置用于带动被检定液位计升降移动；
5、所述第二升降装置用于带动反射面板升降移动；
6、所述物联网平台包括初始偏差检测模块、检定策略选取模块、等效标准高度分析模块；
7、优选地，所述旋转夹持装置用于夹持固定被检定液位计，并在预设角度范围内带动被检定液位计转动；
8、所述初始偏差检测模块用于分析被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差的方向与大小，并计算旋转夹持装置的修正角度；
9、所述检定策略选取模块用于根据被检定液位计距离零位的高度选择不同的检定策略；
10、所述等效标准高度分析模块用于根据第一标准数据与第二标准数据分析等效标准高度。
11、优选地，所述初始偏差检测模块用于控制第二升降装置使反射面板从被测水面中上升至零位；控制第一升降装置将旋转夹持装置升降至自检位置，所述自检位置距离零位的竖直高度为h0，获取被检定液位计的初始测量数据h1；控制旋转夹持装置逆时针旋转第一预设角度θ1，获取被检定液位计的转动测量数据h2；根据自检位置距离零位的竖直高度为h0、被检定液位计的初始测量数据h1、第一预设角度θ1、被检定液位计的转动测量数据h2、被检定液位计的基准误差数据δ，计算被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差θ0。
12、优选地，所述检定策略选取模块用于在判断被检定液位计距离零位的高度小于等于第二检定高度时，选取第一检定策略；所述第一检定策略中使用反射面板作为被测量对象；在判断被检定液位计距离零位的高度大于第二检定高度时，选取第二检定策略；所述第二检定策略中使用水面作为被测量对象。
13、优选地，所述等效标准高度分析模块用于判断同一高度下第一标准数据h1与第二标准数据h2的偏差h1-h2是否超过阈值，若是则计数器加1；判断计数器的累加值是否超过计数阈值，若否则等效标准高度若是则判断检定系统出现倾斜，分析计算等效标准高度与倾斜角度α，并在倾斜角度α超过预设值时，向用户终端发送警示信息。
14、第二方面，本发明还提供了一种基于物联网的反射式液位计检定方法，所述方法包括：
15、s1、将被检定液位计安装在检定系统的旋转夹持装置；
16、其中，所述被检定液位计为反射式液位计，所述旋转夹持装置用于夹持固定被检定液位计并能够在预设角度范围内带动被检定液位计转动；
17、s2、自动检测并修正被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差；
18、包括分析计算被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差的方向与大小，并分析旋转夹持装置的修正角度；
19、s3、根据被检定液位计距离零位的高度，选择不同的检定策略；
20、s31、若被检定液位计距离零位的高度小于等于第二检定高度，则进入s4执行第一检定策略；所述第一检定策略中使用反射面板作为被测量对象；
21、s32、若被检定液位计距离零位的高度大于第二检定高度，则进入s5执行第二检定策略；所述第二检定策略中使用水面作为被测量对象；
22、s4、使用反射面板作为被测量对象执行第一检定策略；
23、s5、使用水面作为被测量对象执行第二检定策略；
24、s6、分析第二检定策略中的等效标准高度。
25、优选地，所述s2包括：
26、s21、控制第二升降装置使反射面板从被测水面中上升至零位；
27、s22、控制第一升降装置将旋转夹持装置升降至自检位置，所述自检位置距离零位的竖直高度为h0，获取被检定液位计的初始测量数据h1；
28、s23、控制旋转夹持装置逆时针旋转第一预设角度θ1，获取被检定液位计的转动测量数据h2；
29、s24、根据自检位置距离零位的竖直高度为h0、被检定液位计的初始测量数据h1、第一预设角度θ1、被检定液位计的转动测量数据h2、被检定液位计的基准误差数据δ，计算被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差θ0；
30、s25、根据第一预设角度θ1被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差θ0，计算旋转夹持装置的修正角度θ2；
31、具体地，若根据s24判断出θ0为逆时针偏差，则θ2＝θ0-θ1；若根据s24判断出θ0为顺时针偏差，则θ2＝θ1-θ0。
32、优选地，所述s4包括：
33、s41、控制第二升降装置使反射面板从被测水面中上升至零位，控制第一升降装置将旋转夹持装置调整至第一检定高度；
34、s42、每间隔预设时间向第一升降装置发送上升指令，上升值为第一预设高度位移量，直至旋转夹持装置达到第二检定高度，在每一高度记录被检定液位计的第一测量数据；
35、s43、每间隔预设时间向第一升降装置发送下降指令，下降值为第一预设高度位移量，直至旋转夹持装置达到第一检定高度，在每一高度记录被检定液位计的第二测量数据；
36、s44、比较第一量测数据、第二量测数据与第一标准数据的误差，从而检定液位计；所述第一标准数据为根据磁栅尺获得的标准数据。
37、优选地，所述s5包括：
38、s51、控制进出水阀门使被测水面上调整至零位，控制第一升降装置将旋转夹持装置调整至第三检定高度；所述第三检定高度大于所述第二检定高度；
39、s52、每间隔预设时间向第一升降装置发送上升指令，上升值为第一预设高度位移量，直至旋转夹持装置达到第四检定高度，在每一高度记录被检定液位计的第一测量数据；
40、s53、每间隔预设时间向第一升降装置发送下降指令，下降值为第一预设高度位移量，直至旋转夹持装置达到第三检定高度，在每一高度记录被检定液位计的第二测量数据；
41、s54、比较第一量测数据、第二量测数据与等效标准高度的误差，从而检定液位计；所述等效标准高度通过第一标准数据以及第二标准数据计算，所述第一标准数据为根据磁栅尺获得的标准数据，所述第二标准数据为根据标准液位计获得的标准数据。
42、优选地，所述s6包括：
43、s61、判断同一高度下第一标准数据h1与第二标准数据h2的偏差h1-h2是否超过阈值，若是则计数器加1；
44、s62、判断计数器的累加值是否超过计数阈值，若否则等效标准高度若是则进入s63；
45、s63、判断检定系统出现倾斜，分析等效标准高度；
46、
47、根据式(3)可得到
48、又根据
49、
50、可求得
51、因此，
52、其中，α为倾斜角度，x、y为中间变量，x为安装架延长线方向上标准液位计位置与水平面交点的距离，y为h1与h0的差值，h1为第一标准数据，h2为第二标准数据，l1为安装架方向上被检定液位计与磁栅尺的距离，l2为安装架方向上标准液位计与磁栅尺的距离；
53、s64、在倾斜角度α超过预设值时，向用户终端发送警示信息。
54、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于物联网的反射式液位计检定方法中的步骤。
55、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
56、1、本发明在检定开始时首先自动检测被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差，分析计算被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差的方向与大小，并分析旋转夹持装置的修正角度。以此能够避免由于被检定液位计初始位置偏差导致的所有量测数据的失真问题，并且，充分考虑了顺时针偏差与逆时针偏差的情况，更具操作性。在修正后保证被检定反射式液位计的方向垂直，保证测量数据的准确性；
57、2、本发明根据被检定液位计距离零位的高度，选择不同的检定策略。若高度较低则采用反射面板作为被测量对象，若高度较高则使用水面作为被测量对象。这样就避免了在高度较低时水面波动造成了误差较大的问题，也能够在高度较高时更加真实地模拟实际应用对象，提高了检定测量的真实性；
58、3、本发明还能够检测出检定系统的侧倾情况，分析第二检定策略中的等效标准高度。由于检定系统的安装架上安装有旋转夹持装置、被检定液位计、标准液位计等多个设备，长时间使用下会导致安装架产生形变，导致安装架出现侧倾，致使标准数据的不准确，而本发明能够很好的解决这个问题。通过分析计算能够计算出倾斜情况，并基于磁栅尺和标准液位计的数据进行校正，计算等效标准高度，提高了检定系统的可靠性。
1.一种基于物联网的反射式液位计检定系统，包括物联网平台、用户终端、检定现场可编程逻辑控制器、被检定液位计、第一升降装置、第二升降装置、旋转夹持装置、安装架、反射面板、被测水面、磁栅尺、标准液位计；所述第一升降装置用于带动被检定液位计升降移动；所述第二升降装置用于带动反射面板升降移动；所述物联网平台包括初始偏差检测模块、检定策略选取模块、等效标准高度分析模块；其特征在于，所述旋转夹持装置用于夹持固定被检定液位计，并在预设角度范围内带动被检定液位计转动；所述初始偏差检测模块用于分析被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差的方向与大小，并计算旋转夹持装置的修正角度；所述检定策略选取模块用于根据被检定液位计距离零位的高度选择不同的检定策略；所述等效标准高度分析模块用于根据第一标准数据与第二标准数据分析等效标准高度。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的反射式液位计检定系统，其特征在于，所述初始偏差检测模块用于控制第二升降装置使反射面板从被测水面中上升至零位；控制第一升降装置将旋转夹持装置升降至自检位置，所述自检位置距离零位的竖直高度为h0，获取被检定液位计的初始测量数据h1；控制旋转夹持装置逆时针旋转第一预设角度θ1，获取被检定液位计的转动测量数据h2；根据自检位置距离零位的竖直高度为h0、被检定液位计的初始测量数据h1、第一预设角度θ1、被检定液位计的转动测量数据h2、被检定液位计的基准误差数据δ，计算被检定液位计的初始位置的竖直角度偏差θ0。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的反射式液位计检定系统，其特征在于，所述检定策略选取模块用于在判断被检定液位计距离零位的高度小于等于第二检定高度时，选取第一检定策略；所述第一检定策略中使用反射面板作为被测量对象；在判断被检定液位计距离零位的高度大于第二检定高度时，选取第二检定策略；所述第二检定策略中使用水面作为被测量对象。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的反射式液位计检定系统，其特征在于，所述等效标准高度分析模块用于判断同一高度下第一标准数据h1与第二标准数据h2的偏差h1-h2是否超过阈值，若是则计数器加1；判断计数器的累加值是否超过计数阈值，若否则等效标准高度若是则判断检定系统出现倾斜，分析计算等效标准高度与倾斜角度α，并在倾斜角度α超过预设值时，向用户终端发送警示信息。
5.一种基于物联网的反射式液位计检定方法，应用于权利要求1-4中任一项的基于物联网的反射式液位计检定系统，其特征在于，该方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于物联网的反射式液位计检定方法，其特征在于，所述s2包括：
7.根据权利要求6所述的基于物联网的反射式液位计检定方法，其特征在于，所述s4包括：
8.根据权利要求7所述的基于物联网的反射式液位计检定方法，其特征在于，所述s5包括：
9.根据权利要求8所述的基于物联网的反射式液位计检定方法，其特征在于，所述s6包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5-9中任一项所述基于物联网的反射式液位计检定方法中的步骤。
