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智能水表的应用现状及前景展望

作者 :冼海波更新时间:2017-09-22

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摘要:智能水表是近年来以自动控制技术和信息网络技术为支撑,以信息化管理需求为依托而发展起来的高新技术产品,在实现城乡各级水务部门与用户建立 信息化服务与沟通的渠道中得到广泛应用,在实现管理者和用户间的沟通与服务中起到承上启下的作用,是二者间实现互动交流的平台。

关键词:智能水表;集抄组成;技术应用;发展方向 
      基于智能水表的信息化和网络化的应用,它已不是传统意义上的 “水表”概念,取而代之的是以“系统”、“集成”的理念来认识和发展智 能水表。为了对智能水表的发展有一个较为全面的认识,首先对远程 集抄和卡式智能水表的应用现状作一个概述,以探讨现行方式中可能 存在的问题,为智能水表的未来发展方向提供一个坐标或起点。

一、远程集抄的组成及其技术应用现状

1.基表是指对水量进行精确计量并将计量信息通过感器采集进 而转化成电信号的表具,基表主要包括计量机构和传感器两部分。目 前,现行主要基表是以水表计量机构中的叶轮对通过的水量进行计量, 叶轮的旋转频率所记录的流量信息通过水表的指示元件(指针、字轮 等)逐次显示。叶轮、指针、字轮等包含流量信息的元件统称为计量 元件,传感器对计量元件的运动状况进行采集,进而将计量信息转化为 电信号的形式。 

2.根据计量元件在基表中传递水流能量的前后顺序,直接受水流 作用而运动的始动元件称为初级计量元件,如叶轮;将初级计量元件的 运动进行逐级减数并可将计量信息加以指示的元件称为次级计量元 件,如指针(或与其相连接的齿轮)和字轮等。目前,常用的可供计量的表 具是以多流束式水表为主的旋翼式水表和水平螺翼式大口径水表等。
3. 电感式传感器主要是通过对振荡信号的周期性衰减的采集 获取计量信息,主要应用于初级计量元件,由于采用非磁激励,因而 叶轮的运动阻尼小,抗外磁干扰能力强,适用于各种水质,具有较广 泛的应用。目前,由于电感线圈在制作工艺上的限制,线圈中的铁芯 在一定程度上受到外磁的干扰,因此抗外磁能力有待进一步提高。目 前,随着线圈制作工艺和相关技术水平的提高,全无磁式电感传感器 已得到发展和初步应用。  4.直读式传感器分为光电式和机械式两种,光电式可根据发射器 和接收器的相对位置分为反射式和对射式。光电直读是对次级计量元 件字轮进行相关信息采集,从而确定字轮的读数。光电直读由于传感 器元件应用较多,硬件电路复杂,工艺要求高,因而成本较高,批量 生产工艺难度大。机械式直读主要是通过压簧片对码盘的直接接触, 获取编码信息,从而确定其相应的指示位置。该方式虽然较前者成本 低,但由于受簧片材质和加工工艺的影响,存在着可靠性差,机械阻 尼大(水表始动流量大),批量生产工艺性有待提高等问题。

二、智能水表的发展方向

1.智能水表是信息社会发展的必然需要和产物,它终将成为面向 千家万户的“平民化”产品,因而经济性和实用性是市场对智能水表的 必然选择。本文主要从基表来探讨智能水表的经济性和实用性。

2.传统水表依然是今后一段时间内的智能水表基表的首选,其中 单流束式水表以其结构简单,体积小,在同一规格的各型水表中具有 高的性价比,其质量比同规格的其它类型水表质量减轻 20%~40%, 由于加工工艺水平和设计水平的提高,批量合格率可达到 90%左右, 生产成本显着降低,产品的可靠性、寿命较以往有了较大的突破。由 于初级计量元件的传感器安装方式简单,采集精度高。
3.因而生产成本低、工艺性能好,同时可以作为开发高计量精度 等级的基表。非磁敏式传感器是传感器技术开发的方向,它的品质应 达到:从水表的始动流量至过载流量的流量采集全程响应;低功耗; 抗外界干扰;无阻尼和适用于多种水质。目前,电感线圈式传感器在 开发与应用方面已取得初步成效。因此,单流束式全无磁(电感线圈 式)式基表具有计量精度等级高(D级精度)、灵敏度高(3~4 L /h) 、 抗干扰能力强(外磁场干扰),使用寿命长、性价比高等诸多优点, 可较好体现出对智能水表基表经济实用的要求。

4.从长远看,随着传感器技术水平的提高和产业化应用的深入, 各高档流量计技术,如超声波流量计、电磁流量计等将会广泛应用于 水表的设计和使用中,以此技术开发的基表,结构简单,真正实现了 无机械传动,长寿命(等同于元器件寿命或管道寿命),无压力损失, 精确计量的量程广(等同于安装管道的流通能力)等优点。目前该技 术在小口径(DN15~DN40)和大口径(DN50~DN500)基表的应用 正处于开发阶段,其传感器(换能器)由于受到工艺技术水平的制约, 成本较高,产业化开发和应用需要相当长的一段时间。

5.双向实时是对系统通讯与网络技术的要求,智能水表系统的使 用者是水务管理者和用户,该系统应用水平的高低取决了双向互动交 流的程度以及双向沟通的实时性。如前所述,现阶段,集抄系统单方 面建立起管理者从用户方实时获取信息的渠道,如管理者可通过该系 统获得用户用水量的相关信息,而用户无法通过该系统实时获取管理 者的服务信息,这种获取信息的不对称制约了双方互动的效能。而卡 式智能水表系统虽然可以通过对 IC 卡的读写操作实现管理者与用户 间的双向沟通,即管理者可以通过读写卡和后台处理软件了解用户消 费行为等相关信息,同时用户也可通过读写卡和基表中的显示界面了 解管理者的管理和服务行为等相关信息,但这种双方沟通缺乏实时 性,容易造成管理和服务行为的滞后。由此可见,网络化实现了双方 沟通的实时性;读写卡的应用实现了双方信息的互动交流,控制阀的 应用丰富了远程控制和执行功能。因此建立由卡式智能水表、读写卡、 远程集抄的数据通讯网络以及相应的后台数据处理软件所构成的智 能水表系统可以深化双方交流的行为方式,提高智能水表应用的广度 和深度。

三、结语 智能水表系统是随着现代计量技术、传感技术和信息网络技术以 及社会化需求的发展而不断向前发展的,智能水表系统在未来发展中 所体现出的经济实用、双向实时、数据共享的特点正是这种技术发展 和社会需求发展的集中体现,同时体现着人类与水资源和谐共存的依 存理念。

参考文献 1.潘柯·远传水表的技术现状及发展方向[J]·中国住宅设施, 2007, (11): 20-21。 2.胡宸源,白巍.基于干簧管远传水表终端可靠性研究[J].工业控 制计算机,2012(12) :88-89. 
 

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