[0001] 本发明具体涉及流量计技术领域，具体是一种智能预付费蒸汽流量计。

[0002] 蒸汽流量计是专门设计用来测量蒸汽(或其它气体)流量的仪表。由于蒸汽的特殊性质，如可压缩性和温度、压力对其密度的影响，因此需要使用适合这些条件的流量计，蒸汽流量计按工作原理可分为以下几种：

[0003] 差压式蒸汽流量计：通过测量蒸汽流过节流装置(如孔板、喷嘴或文丘里管)时产生的压差来计算流量；速度式蒸汽流量计：测量蒸汽在管道中的流速，然后乘以管道横截面积得到流量；热式蒸汽流量计：基于蒸汽的热传导特性，测量通过传感器时的热损失来确定流量；超声波蒸汽流量计：利用超声波在蒸汽中的传播特性来测量流量

[0004] 在蒸汽测量中，设计工况与实际工况相对比往往存在偏差，蒸汽流量计的膨胀系数、流量系数等参数都会改变，蒸汽密度更会产生较大变化，测量显示的流量值与实际值相比就会有很大的误差，对于预付费的蒸汽流量计，测量误差过大时会影响用户的付费体验，现有技术中采用温度或压力补偿的方式修正测量结果，提高测量精度，但这种补偿方式需要额外增设温度和压力传感器，增加蒸汽流量的测量成本，降低流量供应商的利润。

[0039] 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。

[0040] 请参阅图1‑图6，本发明实施例中，一种智能预付费蒸汽流量计，包括测量管10、壳体20以及与所述测量管10连接的缩径管30，缩径管30端头处设置有连接法兰31，所述连接法兰31用于连接待测量管道；所述测量管10的内部安装有测量器50和探头40，测量器50包括差压传感器51和测量块52，所述测量块52固定安装在测量管10的内部，测量块52朝向测量管10进气端的一侧为迎流面，测量块52朝向测量管10排气端的一侧为背流面，所述探头40安装在测量管10内部，探头40的安装位置位于测量块52背流面和测量管10排气端之间的区域；所述测量块52的内部开设有第一压腔521和第二压腔522，第一压腔521和第二压腔
522的内部均安装有检测杆525，检测杆525与测量管10外部的差压传感器51连接，所述测量块52的迎流面上开设有若干第一差压孔523，测量块52的背流面上开设有若干第二差压孔
524，所述第一差压孔523与所述第一压腔521连通，所述第二差压孔524与所述第二压腔522连通，流量测量时，流体自测量管10进气端进入后与测量块52碰撞，并在测量块52的背流面的一侧形成交替的涡流，涡流的频率与流体的流速成正比，流体的流速与体积流量成正比，探头40通过测量涡流的频率确定流体的体积流量；在流体流动过程中，测量块52的迎流面和背流面产生压差，第一压腔521内部的检测杆525用于检测测量块52迎流面的压力，第二压腔522内部的检测杆525用于检测测量块52背流面的压力，迎流面的压力和背流面的压力之差即为压差，压差与流体流速成正比，差压传感器51通过测量压差即可测得流体的体积流量。

[0041] 在本申请实施例中，所述第一压腔521和第二压腔522的结构相同，第一压腔521靠近测量块52的迎流面设置，第二压腔522靠近测量块52的背流面设置，保证两腔体压力分布均匀，从而产生一定的压差；所述测量块52为三角柱结构，测量块52的迎流面宽度与管道内径的比值为0.28，当比值较小时，旋涡发生体对旋涡产生的影响较大；而当比值超过0.3时，涡街发生体的形状对旋涡的影响减小，而管道内壁对流量的影响增大，影响了斯特劳哈尔数值的稳定性。

[0042] 在本申请实施例中，所述第一差压孔523设置有四个，所述第二差压孔524设置有两个，当测量管10内流体形成充分发展的紊流时，其流速呈指数规律并旋转对称，即相同径向的流速相等，因此只需设置几个差压孔即可反映整体情况。

[0043] 在工业环境中测量气体和蒸汽流量时，流体的工作状态参数(例如压力、温度)会频繁变化，从而引起密度的变化，在这种情况下测量体积流量可能会出现较大误差而质量流量的测量则不受这些变化的影响，能够提供更加稳定和准确的测量结果，现有技术中，对于密度未知或者密度处于变化状态的流体，需要进行温度和压力补偿来测量密度，为了简化测量过程，减少测量参数，降低测量成本，本实施例采用差压传感器51、测量块52、检测杆525以及探头40测量流体的质量流量，具体为：

[0044] 流体密度的计算公式为：

[0045]

[0046] 流体质量流量的计算公式为：

[0047]

[0048] 式中：ε为流体的膨胀系数，γ为流量系数，D为测量管10的管径，K为仪表系数，单3
位为1/m，ΔP为压差，压差由差压传感器51测得，f为涡流频率，涡流频率探头40测得。

[0049] 由流体密度的计算公式和流体质量流量的计算公式可知，本实施例中，根据测量块52迎流面和背流面的压差以及测量块52背流面的涡流频率即可计算得到流体的质量流量，从而无需进行温度和压力补偿。

[0050] 在本申请实施例中，所述壳体20上还安装有控制器21和显示屏22，控制器21连接有远程终端70和阀门开关60，远程终端70为用户使用的设备，例如PC机、手机等，所述阀门开关60安装在缩径管30的进流端，阀门开关60开启时，流体由缩径管30进入测量管10内部，阀门开关60关闭后，流体无法进入测量管10内部，需要说明的是，阀门开关60为现有技术，本实施例在此不做赘述；

[0051] 所述控制器21包括数据接收模块23、数据处理模块24、数据发送模块25和计费模块26，其中：

[0052] 数据接收模块23，用于获取测量参数，所述测量参数包括压差和涡流频率；还用于获取用户的支付金额；

[0053] 数据处理模块24，用于根据测量参数计算流体的使用流量，计算方式为根据流体质量流量的计算公式计算，需要说明的是，通过计算公式计算得到的流量为瞬时流量，将瞬时流量与使用时间相乘即得流体的使用流量；

[0054] 计费模块26，用于根据用户的支付金额计算用户的流量使用额度，将该流量使用额度分配给用户；还用于获取用户的使用流量以及使用时间，当用户的使用流量或使用时间达到报警阈值时发送报警信号；

[0055] 远程终端70，用于发送用户的支付金额以及流量使用模式的选择结果，当用户充值完成后，用户的支付金额通过远程终端70发送给计费模块26。

[0056] 在本申请实施例中，所述控制器21还包括报警模块27和计时模块29，其中：

[0057] 报警模块27，用于获取报警信号，当报警信号接收时向用户发送金额不足的提示，以提醒用户续费，用户未续费且额度不足时，计费模块26控制阀门开关60关闭。

[0058] 计时模块29，用于对用户使用流量使用服务的时间进行计时，用户金额充值完成时计时开始，额度值使用完成后，计时结束。

[0059] 在本申请实施例中，根据用户的支付金额计算用户的流量使用额度，将该流量使用额度分配给用户的方法，包括以下步骤：

[0060] 步骤S101、获取用户的支付金额以及流量使用模式的选择结果，所述流量使用模式包括使用额度模式和使用时间模式，其中，使用额度模式为：将用户的支付金额换算为流体流量的使用额度，用户可使用该使用额度的流量，当用户所使用的流量达到使用额度时，流量使用服务停止；使用时间模式为：将用户的支付金额换算为流体流量的使用时间额度，用户在该使用时间额度范围内使用流量，当用户的服务使用时间达到使用时间额度时，流量使用服务停止；

[0061] 步骤S102、根据流量使用模式的选择结果将用户的支付金额换算为额度值，所述额度值包括使用额度和使用时间额度；

[0062] 在本申请实施例步骤S102中，根据流量使用模式的选择结果将用户的支付金额换算为额度值的方法为：

[0063]

[0064] 式中：La表示流量额度；Lb表示使用时间额度；α表示流量额度比例系数；β表示使用时间额度比例系数；M1表示用户的支付金额；M0表示流量使用服务的服务费，服务费包括流量计的安装费和维护费；x为调整因子，调整因子的数值根据使用的使用环境由流量供应商制定。

[0065] 进一步的，在本申请实施例中，对于使用时间额度比例系数β，当用户为首次使用时，β可取一个较小的数值，例如【0.2‑0.4】，以吸引用户使用流量使用服务；对于多次使用的用户，β的数值由用户的历史使用情况决定，具体计算方法为：

[0066]

[0067] 式中，t为用户的历史流量使用时长，T为用户历史购买的使用时间额度。

[0068] 在本申请实施例中，所述控制器21还包括数据发送模块25和通信模块28，控制器21通过通信模块28与远程终端70、探头40和差压传感器51连接；所述数据处理模块24与数据发送模块25连接，数据发送模块25与显示屏22连接，数据处理模块24通过数据发送模块
25将流体的使用流量发送给显示屏22，通过显示屏22进行显示。

[0069] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0070] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。