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智能水表的应用现状及前景展望
来源: | 作者:shanxihydz | 发布时间: 2020-07-14 | 109 次浏览 | 分享到:
    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。


  1 智能水表的应用现状


  1. 1 智能水表的分类


  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。


  目前,依据智能水表所构建的系统功能和硬件平台,可将智能水表分为智能水表远程集中抄表系统(以下简称远程集抄)和卡式智能水表系统。


  1. 2 远程集抄的组成及其技术应用现状


  远程集抄主要由基表、数据存贮与通讯系统、后台软件操作系统三部分组成。


  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。


  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。


  目前,常用的传感器主要分为磁敏传感器、电感式传感器和直读式传感器。


  磁敏式传感器主要包括干簧管、霍尔元件、维根等,干簧管、霍尔元件由于分别受到使用寿命和工作频率的影响,它们主要是对次级计量元件进行采集,分别以开关和脉冲的形式输出信号。维根可不受寿命和工作频率的影响,可在各级计量元件中得到应用,以脉冲的形式输出信号。


  磁敏元件在应用中对水表的灵敏度以及受外界磁干扰的影响较大,同时也会对水表的使用寿命造成不利影响,因此磁敏元件在使用上具有一定的局限性。但由于磁敏元件价格便宜,安装简单,适于大批量生产,因而目前仍然得到广泛使用。


  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。


  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。


  综上所述,现阶段智能水表的基表在计量的表具和传感技术上呈现出多样性的特点,各种方式由于受到现行技术水平和工艺技术的限制,并没有形成突出的技术优势和产业优势。


  在数据通讯方面,现行采用RS485总线和MBUS总线的通讯方式,具有较完善的标准体系,同时智能水表的通讯技术是随着现代通讯技术的发展而发展的,目前,数据通讯方面除了有线方式外,各种无线抄表技术也层出不穷。在后台软件操作系统上,现行软件上由于各水务管理部门在服务模式、收费方式,以及在数据接口等方面存在较大差别,因此后台软件系统具有个性化、相互不兼容的特点。在远程集抄的应用方面,主要是系统的管理者单方面从用户方实时获得相关数据,如用水量等,这种数据交流的单向性造成了双方获取信息的不对称。


  虽然远程集抄在基表、后台处理等方面存在各种矛盾,但它由于初步建立了管理者与用户之间的实时沟通渠道,为水资源管理行为实现社会化、集约化、实时化和人性化等现代管理要求中所起到的支撑作用却是无可替代的。