本发明属于计量器具校准技术领域，尤其涉及一种用于水电气热收费管理系统校准的装置及方法。
背景技术：
户用水表、电表、燃气表和热量表(以下简称：水电气热表)是国家重点管理的强制检定计量器具，主要用于千家万户水、电、气、热的计量与贸易交接，涉及的结算用户数量和金额十分巨大。因此，保证民生计量的准确、公平、公正，既是保障老百姓切身利益的需要，也是维护社会稳定的重要基础。
目前，随着科学技术的飞速发展，水电气热表由以前的人工抄表演变为现在的自动数据采集方式，包括有线和无线两种方式。其中无线表计在物联网、5g等技术支持下得到了大面积、快速地应用，使用量快速攀升。无线远传抄表系统(以下称：系统)完全取代了人工抄表和付费，手机app能实时查看用量、扣费和预付费余额，可一键完成充值，实现了抄表不入户、收费不扰民、缴费不出门。
该类系统应用了计量传感器技术、自动控制技术、网络通信技术和物联网技术，将无线远传表、采集终端、集中控制器、传输网络和抄表管理中心集成为一个系统。它可对系统内所有用户进行远程抄表、信息查询、信息提示、信息处理及控制，利用管理软件完成计费结算、数据存储等一系列工作。
根据我国《计量法》的要求，水电气热表须检定合格之后才能安装使用。但水电气热运营企业使用的收费管理系统并没有相关的政策或标准来要求进行检测或认证。目前收费管理系统的检测、校准或认证主要是通过人工的方式进行，在测试前，首先需要选定参与测试的表计，并人工记录表计在测试开始前的基本数据，以及收费管理系统的参数，包括累计用量、单价、总价等；在测试过程中，仍需分别派人员在多个参测表计安装现场、收费管理系统现场记录过程数据；最后再进行数据的汇总、计算、比较，整个测试的工程量、人工用量极大，且效率很低；采用人工统计、计算的方式还会引入误差，影响最终测试结果。
随着用户自我维权意识的觉醒、政府相关部门的重视、以及技术发展的需要，对公用事业运营企业的收费管理系统进行测评、验证、校准的重要性越发凸显。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种校准装置及方法，应用于水电气热收费管理系统，以克服现有技术中主要依靠人工来进行收费管理系统的检测、校准或认证导致工作量大、效率低以及存在检测误差的问题。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种校准装置，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，包括：
交互模块，用于设置不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数、以及输入校准信息；
存储模块，用于存储不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数；
主控模块，用于根据输入的所述校准信息以及所述校准信息对应的测试参数向标准信号发生模块发出控制指令；用于根据所述测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额；以及用于比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准；
标准信号发生模块，用于根据所述控制指令向信号处理模块发送相应的标准信号；
信号处理模块，用于对所述标准信号进行处理，得到处理结果，并将所述处理结果发送给该收费管理系统；以及用于接收该收费管理系统反馈的累计用量和累计金额。
进一步地，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、电阻信号以及单价/阶梯价格的不同组合。
进一步地，对于水表或电表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、以及单价/阶梯价格；
对于燃气表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、以及单价/阶梯价格；
对于热量表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电阻信号、以及单价/阶梯价格。
进一步地，所述校准信息包括表计类型以及表计的具体型号。
进一步地，所述信号处理模块为被测水表、电表、燃气表或热量表的电路主板。
进一步地，在所述标准信号发生模块上设有电子采样接口，所述电子采样接口用于标准信号发生模块与被测水表、电表、燃气表或热量表的电路主板之间的通信连接。
进一步地，所述交互模块，还用于显示校准时的表计类型、具体型号、测试参数、实际总用量、实际总金额、累计用量、累计金额以及比较结果。
本发明还提供一种校准方法，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，包括以下步骤：
获取校准信息以及所述校准信息对应的测试参数；
根据所述校准信息以及所述校准信息对应的测试参数发出控制指令；并根据所述测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额；
根据所述控制指令发出相应的标准信号；
对所述标准信号进行处理，得到处理结果；
将所述处理结果发送给被校准的收费管理系统；
获取所述收费管理系统根据所述处理结果反馈的累计用量和累计金额；
比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准。
进一步地，所述校准方法还包括：显示表计类型、具体型号、测试参数、实际总用量、实际总金额、累计用量、累计金额以及比较结果。
进一步地，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、电阻信号以及单价/阶梯价格的不同组合。
有益效果
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供的一种校准装置及方法，采用标准信号发生模块来模拟水电气热表中机械读数转换成电信号的部分，采用信号处理模块来模拟水电气热表的电路主板，或者直接采用对应的水电气热表的电路主板来实现对电信号的处理，即采用标准信号发生模块 信号处理模块来模拟户用水表、电表、燃气表和热量表；通过向被校准收费管理系统发送处理结果并接收该系统反馈的根据处理结果得到的累计用量和累计金额等数据和相关功能实现对该系统的校准。由于不同厂家不同型号规格的表计已与相应的收费管理系统建立了通讯协议，在校准时，直接采用水电气热表的电路主板，与实际使用的表计无差异，无需再重新编写通讯协议，大幅减少了工作量，提高了校准效率，同时提高了装置的稳定性，保证了数据传输质量、可靠性以及安全性。该校准装置可编程、能自动运行、记录、存储数据，无需人工对数据进行后期处理，智能化和自动化程度高，避免了人为误差，提高了校准精度；且该校准装置可移动、便携、体积小、重量轻、集成度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种校准装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种校准装置的外观图；
其中，1-电源接口，2-通信接口。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动的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。
目前，水电气热收费管理系统的来源有两种：一是由表计供应商提供给水电气热运营企业，二是由水电气热运营企业自行开发。不同水电气热表计的生产厂商不同，提供给水电气热运营企业的收费管理系统不同，这就导致水电气热收费管理系统来源各异。我国《计量法》要求水电气热表须检定合格后才能安装使用，但是对于水电气热运营企业使用的收费管理系统却没有相应的政策或标准来进行检测、校准或认证，这就导致收费管理系统的合规性存在以下问题：一是来源各异，导致系统的合规性、公正性缺乏有效测评，数据转移和价格算法不透明，应用程序中可能存在隐蔽功能、隐蔽通道/后门、特殊功能和特定服务，导致数据质量和数据安全存在风险；二是采集终端、集中控制器等户外设备工作环境的变化和各种干扰，如温湿度的变化、电子器件老化与漂移、电信运营商移动信号等，对表计数据采集和传输的可靠性的影响无从考究；三是水表的型式评价试验中还没有按jjf1182-2007《计量器具软件测评指南》的要求制定测评细则，对计量数据处理、传输控制软件进行测评。因此，在收费管理系统投入使用前应对其进行检测、校准或认证，而目前收费管理系统的检测或校准没有有效手段，一般采用人工方式进行检测或校准；人工检测或校准不仅工作量大、效率低、且检测或校准结果存在误差。
因此，针对上述问题，本申请的技术构思是通过标准信号发生模块来模拟水电气热表中机械读数转换成电信号的部分，采用信号处理模块来模拟水电气热表的电路主板，由此可以模拟户用水表、电表、燃气表和热量表；当进行收费管理系统的检测或校准时，由主控模块控制标准信号发生模块产生标准信号，该标准信号即为表计机械运动转换成的电信号，信号处理模块对标准信号或电信号进行处理，再将处理结果发送给被校准的收费管理系统，即模拟收费管理系统获取表计数据，根据表计数据进行收费统计，实现对收费管理系统的检测或校准，无需人工处理数据，降低了工作量，提高了工作效率，同时保证了校准准确度。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请实施例提供的校准装置的结构框图，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，该装置可以包括交互模块、存储模块、主控模块、标准信号发生模块以及信号处理模块；主控模块分别与交互模块、存储模块以及标准信号发生模块电性连接；标准信号发生模块与信号处理模块电性连接；信号处理模块与被校准的收费管理系统通信连接。
交互模块，用于设置不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数、以及输入校准信息；显示校准时的表计类型、具体型号、测试参数、实际总用量、实际总金额、累计用量、累计金额以及比较结果。
本实施例中，交互模块为人机交互提供平台，可以为触控显示屏，触控显示屏为多点触控显示屏，例如hannstar公司的型号为hsd101pww1-h00的液晶显示模组，该液晶显示模组为10.1英寸，分辨率为1280*800。具体地，校准人员在现场可以通过交互模块配置水电气热表的类型、具体型号以及对应的测试参数；可以根据校准需求选取或输入校准信息；同时，可以对校准时的测试参数、收费管理系统反馈的信息进行显示；可以根据需要对所需显示的信息进行实时选择，对应的功能与收费管理系统实际的管理和销售功能相同。
示例性的，对收费管理系统的水表、电表、燃气表以及热量表进行计费功能的校准，通过交互模块可以设置表计类型(水表、电表、燃气表或热量表)、该表计类型的具体型号、该型号对应的具体测试参数，将该收费管理系统功能校准时所需参数均通过交互模块输入并设置，以便在进行校准时可以直接通过交互模块选择表计类型和具体型号，即可获得对应的测试参数，再根据测试参数进行校准。
本实施例中，测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号(4～20ma)、电压信号(0～5/10v)、电阻信号(0～4000ω)、以及单价/阶梯价格的不同组合。在收费管理系统不同功能校准时，对应的测试参数不同，根据表计类型和具体型号选择对应的测试参数，以实现各功能的校准。实际中，水表的工作原理为：水表在工作时，水流推动转盘转动，每转动一圈发送脉冲信号给电路主板，因此，在进行收费管理系统水电表计费功能校准时，信号处理模块即为水电表电路主板，对应的测试参数为测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号以及单价/阶梯价格，通过脉冲/频率信号来模拟记录对应型号的水电表计的瞬时水电用量。
同理，示例性的，在进行收费管理系统燃气表计费功能校准时，信号处理模块即为燃气表电路主板，对应的测试参数为测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、以及单价/阶梯价格，通过脉冲/频率信号、电流信号和电压信号来模块记录对应型号的燃气表的瞬时用气量、天然气的实际温度和天然气的实际压力；在进行收费管理系统热量表计费功能校准时，信号处理模块即为热量表电路主板，对应的测试参数为测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电阻信号以及单价/阶梯价格，通过脉冲/频率信号和电阻信号来模块记录对应型号的热量表的载热介质的瞬时流量、回路测温铂电阻信号。
校准信息包括表计类型和表计的具体型号，例如在进行收费管理系统某种型号的燃气表的计费功能校准时，通过交互模块选择燃气表、再选择燃气表的对应型号，即可获得该型号对应的测试参数，即可实现该计费功能的校准。
存储模块，用于存储不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数，以及被校准收费管理系统反馈的信息数据，包括累计用量和累计金额。通过交互模块设置的参数，输出的标准信号(包括脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、电阻信号)和单价/阶梯价格通过积分累计得到的实际总用量和实际总金额，系统反馈的累计用量以及累计金额等均存储在存储模块中。本实施例中，存储模块可以为固态存储器，例如ram。
主控模块，用于根据输入的校准信息以及校准信息对应的测试参数向标准信号发生模块发出控制指令；用于根据测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额；以及用于比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准。本实施例中，主控模块可以为微处理器、单片机、dsp或plc控制器等等。
主控模块有三种功能，第一种是控制标准信号发生模块发出相应的标准信号，表计类型不同、具体型号不同、对应的测试参数也不同，当根据所校准的功能选择或输入校准信息时，即可确定对应的测试参数，根据该测试参数主控模块生成控制指令，通过控制指令控制标准信号发生模块发出符合测试参数的标准信号；第二种功能是进行表计实际总用量和实际总金额的计算，由测试参数可知在测试时间内发出的标准信号数量，通过对标准信号数量进行积分累计得到实际总用量，再结合单价/阶梯价格得到实际总金额，以便后续对系统的校准；第三种功能是通过比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准；如果实际总用量与累计用量之差超出计量允许范围，则表明系统计量不准确，如果实际总金额与累计金额之差超出计价允许范围，则表明系统计费不准确，通过差值判断实现系统的计量、计费功能的校准。
标准信号发生模块，用于根据控制指令向水电气热表电路主板发送相应的标准信号。
校准的功能不同，标准信号发生模块所发出的标准信号不同，而标准信号又是根据控制指令来产生的，控制指令则是根据表计类型、具体型号以及测试参数所生成的。示例性的，校准系统水电表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号；校准系统燃气表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号、电流信号和电压信号；校准系统热量表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号和电阻信号。
为了便于标准信号发生模块与信号处理模块之间的连接，根据现有水电气热表的电路主板的接口方式，在标准信号发生模块上对应设置电子采样接口，通过这些接口可以实现信号处理模块的随时拆装或拔插。
信号处理模块，用于对标准信号进行处理，得到处理结果，并将处理结果发送给该收费管理系统；以及用于接收该收费管理系统反馈的累计用量和累计金额。信号处理模块用于实现对标准信号的识别、计算、记录和存储等处理，为了减少设计的工作量，更精确地模拟表计信号的处理过程，信号处理模块直接采用被测水电气热表的电路主板，即校准系统水表计量计费功能时，信号处理模块采用对应水表的电路主板；校准系统电表计量计费功能时，信号处理模块采用对应水电表的电路主板；校准系统燃气表计量计费功能时，信号处理模块采用对应燃气表的电路主板；校准系统热量表计量计费功能时，信号处理模块采用对应热量表的电路主板。信号处理模块与水电气热表完全一致，接收标准信号的接口、标准信号的制式、传送方式等与表计平时工作时完全一致，这些表计与对应的收费管理系统已经建立了通讯协议，因此无需再进行通讯协议的编写，不仅无需设计信号处理模块，还无需进行校准装置与收费管理系统之间通讯协议的重新编写，大大减少了工作量，提高了校准效率，同时保证了校准的准确性。
现有收费管理时，表计与收费管理系统均是采用无线传输方式来进行数据传输的。
本实施例的校准装置还包括常规的电源模块，电源模块为交互模块、存储模块、主控模块、标准信号发生模块以及信号处理模块提供电源，电源模块包括不同的电源接口，例如3.6v、5v，同时电源模块具有数字编程功能，可以模拟电池在寿命时间内的各种情况，例如放电电流的变化、放电功率的变化、放电电压的变化等。
图2示出本实施例校准装置的外观设计图，该校准装置包括外壳，存储模块、主控模块、标准信号发生模块以及信号处理模块设于外壳内，交互模块设于外壳上，在外壳上还设有电源接口1以及与收费管理系统通信的接口2。为了便于在校准不同功能时信号处理模块的更换，外壳为可拆卸式外壳。
为了实现所述校准装置，本实施例提供了一种校准方法，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，包括以下步骤：
s100：获取校准信息以及校准信息对应的测试参数。
本实施例中，步骤s100的执行主体是主控模块，主控模块根据通过交互模块选择或输入的校准信息从存储模块中获取与校准信息对应的测试参数，以便进行收费管理系统对应表计对应功能的校准。
s200：根据校准信息以及该校准信息对应的测试参数发出控制指令；并根据该测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额。
步骤s200的执行主体是主控模块，主控模块生成控制指令以便控制标准信号发生模块；并且主控模块还根据发出的标准信号数量，通过对标准信号数量进行积分累计得到实际总用量，再结合单价/阶梯价格得到实际总金额，以便后续对系统的校准判断。
s300：根据控制指令发出相应的标准信号。
步骤s300的执行主体是标准信号发生模块，不同的控制指令控制标准信号发生模块生成不同的标准信号，示例性的，校准系统水电表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号；校准系统燃气表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号、电流信号和电压信号；校准系统热量表计量计费功能时，标准信号发生模块发出的标准信号为脉冲/频率信号和电阻信号。
s400：对标准信号进行处理，得到处理结果。
步骤s400的执行主体是信号处理模块，具体处理过程为现有技术，即水电气热表在进行计量时的数据处理过程。
为了减少设计的工作量，更精确地模拟表计信号的处理过程，信号处理模块直接采用被测水电气热表的电路主板，即校准系统水表计量计费功能时，信号处理模块采用对应水表的电路主板；校准系统电表计量计费功能时，信号处理模块采用对应水电表的电路主板；校准系统燃气表计量计费功能时，信号处理模块采用对应燃气表的电路主板；校准系统热量表计量计费功能时，信号处理模块采用对应热量表的电路主板。
s500：将处理结果通过无线传输方式发送给被校准的收费管理系统。
步骤s500的执行主体是信号处理模块，现有收费管理时，表计与收费管理系统均是采用无线传输方式来进行数据传输的。信号处理模块直接采用水电气热表的电路主板，其通信方式与水电气热表的通信方式也一致，无需重新设计通信接口和通讯协议。
s600：获取收费管理系统根据处理结果反馈的累计用量和累计金额；
步骤s600的执行主体是信号处理模块，收费管理系统在需要进行计量计费结算时向校准装置发送请求指令，信号处理模块根据请求指令将处理结果发送给收费管理系统，收费管理系统根据处理结果得到在测试时间内被测表计的累计用量和累计金额，并将该累计用量和累计金额反馈给信号处理模块，该累计用量和累计金额再通过标准信号发生模块反馈给主控模块。
s700：比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准。
步骤s700的执行主体是主控模块，主控模块获取累计用量和累计金额，并将实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额分别进行比较，如果实际总用量与累计用量之差超出计量允许范围，则表明系统计量不准确，如果实际总金额与累计金额之差超出计价允许范围，则表明系统计费不准确，通过差值判断实现系统的计量、计费功能的校准。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种校准装置，其特征在于，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，包括：
交互模块，用于设置不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数、以及输入校准信息；
存储模块，用于存储不同型号水表、电表、燃气表和热量表对应的测试参数；
主控模块，用于根据输入的所述校准信息以及所述校准信息对应的测试参数向标准信号发生模块发出控制指令；用于根据所述测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额；以及用于比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准；
标准信号发生模块，用于根据所述控制指令向信号处理模块发送相应的标准信号；
信号处理模块，用于对所述标准信号进行处理，得到处理结果，并将所述处理结果发送给该收费管理系统；以及用于接收该收费管理系统反馈的累计用量和累计金额。
2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、电阻信号以及单价/阶梯价格的不同组合。
3.如权利要求2所述的校准装置，其特征在于：对于水表或电表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、以及单价/阶梯价格；
对于燃气表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、以及单价/阶梯价格；
对于热量表，所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电阻信号、以及单价/阶梯价格。
4.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述校准信息包括表计类型以及表计的具体型号。
5.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述信号处理模块为被测水表、电表、燃气表或热量表的电路主板。
6.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于：在所述标准信号发生模块上设有电子采样接口，所述电子采样接口用于标准信号发生模块与被测水表、电表、燃气表或热量表的电路主板之间的通信连接。
7.如权利要求1～6中任一项所述的校准装置，其特征在于：所述交互模块，还用于显示校准时的表计类型、具体型号、测试参数、实际总用量、实际总金额、累计用量、累计金额以及比较结果。
8.一种校准方法，其特征在于，应用于供水、供电、供气或供热的收费管理系统的校准，包括以下步骤：
获取校准信息以及所述校准信息对应的测试参数；
根据所述校准信息以及所述校准信息对应的测试参数发出控制指令；并根据所述测试参数计算表计的实际总用量和实际总金额；
根据所述控制指令发出相应的标准信号；
对所述标准信号进行处理，得到处理结果；
将所述处理结果发送给被校准的收费管理系统；
获取所述收费管理系统根据所述处理结果反馈的累计用量和累计金额；
比较实际总用量与累计用量、实际总金额与累计金额，实现系统的检测或校准。
9.如权利要求8所述的校准方法，其特征在于，还包括：显示表计类型、具体型号、测试参数、实际总用量、实际总金额、累计用量、累计金额以及比较结果。
10.如权利要求8或9所述的校准方法，其特征在于：所述测试参数包括测试时间、不同测试时间时输出的脉冲/频率信号、电流信号、电压信号、电阻信号以及单价/阶梯价格的不同组合。
技术总结