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    发布时间: 2011-03-10
    传感器技术对智能水表的质量至关重要
    传感器技术对智能水表的质量至关重要 
        一、水表工业的发展趋势
        智能化水表是在机械水表的基础上,将机械信息转换为电子信号,从而完成智能水表数据的远程传输或远程测抄,并辅以配套的计算机数据处理系统,对数据进行汇总整理,对水表进行系统管理。因此智能化水表的关键技术就是传感器技术。
        二、智能水表的传感器技术
        智能水表传感器技术从基本原理上大致可分为以下6种。
         1.干簧管传感器:在机械水表中加装干簧管和磁铁,利用干簧管的簧片在磁铁的循环作用下循环开闭,从而输出计量脉冲信号。
         2.霍尔传感器:在机械水表中加装霍尔元件和磁铁,构成基于磁电转换技术的传感器,安装在计数盘位上的磁铁随着计数转盘运转,每经过霍尔元件一次,即由霍尔元件输出一个计数脉冲。
        3.光电传感器:在机械水表的转盘处安装一个光电转换器,在转盘上有一条沟槽,转盘每转一圈,沟槽经过光输时转换器完成一次电转换,输出一个计数脉冲。
        4.红外线传感器:在机构水表的码盘下每个与刻度对应的位置上装上红外线传感装置,在上盖内部装有CPU与单片机组成的数据处理器,每个刻度上的红外线传感器将其刻度显示信息汇总到处理器后通过程序运行,显示水表数据。
        5.IC卡作为载体,由它将信息输入水表的控制系统,决定水表的工作状态,如开关、充值等,主要功能是利用IC卡控制器实现水表预付费应用,即“先买水,后用水”。
        6.电子传感器:在水表的计数机构中对应于刻度盘的下面安装电子传感器,该传感器与计数齿轮同步转动,电子传感器存储的电子信息与水表机械读数完全同步,形成一种特定的数学函数关系。在水一表采集终端利用A/D转换,电子信息直接显示为水表读数。
        经过试用的智能表由于技术有缺陷、制造工艺粗糙、工艺不成熟等原因,弱点逐渐暴露出来。
        那么,智能水表暴露的质量问题的根源在哪是呢?探究其中原因,必须从产品的工作原理中去分析和求解。
       
        三、智能水表计量误差分析
        智能水表的传感器从其工作原理和应用上可分为脉冲式、数字式。
        脉冲式水表的计量准确度取决于脉冲式传感器发送脉冲数量的准确性。那么,脉冲误差如何产生?经过分析发现下列因素容易导致脉冲误差。
        1.磁场干扰:脉冲信号在传输过程中因受到电磁干扰而产生误差。有些人还会故意在水表外壳处附加磁铁产生强大的磁场干扰,达到偷水目的。
        2.磁铁退磁:传感器内磁铁随着时间的延长会出现退磁现象,导致传感器不能输出脉冲信号。
        3.水表倒转:水表在特殊使用情况下会倒转,一旦倒转同样产生脉冲信号,这种信号系统的累加计量视为正常计量。
        4.机械振动:水表本身受外界振动影响或由于水管中的“水锤”引起水表机芯的振动,都会使脉冲式传感器发出非正常脉冲信号,导致脉冲误差。
        5.信号干扰:水表发出的脉冲信号,一般需通过户线穿越较长距离(几十米)传输至采集器,如果传输线质量不好或屏蔽效果不佳,外部干扰会造成系统统计错误。
        有源水表就是水平在运行工作过程中,必须维持稳定、可靠、不间断的电源支持。那么,有源水平中电源对水平计量有何影响呢?
        1.电源维护:电池使用寿命长短、供电能力保持是关键。用户和管理部门必须对在用水表的电池使用情况了如指掌,一旦失控,要么用户没有用,要么供水管理部门因水表传感器未计量而遭受损失。少量试用情况下,这种维护工作尚可应付处理,一旦大面积推广应用,必有有足够的维护力量来支持、保证。
        2.人为偷水:用户自己将传输线剪断,在供水部门抄表前再连接,从抄表终端看不出用户偷水,实际上传输线被剪断的期间,水表传感器未对流经水表的自来水进行计量。对于IC卡水表虽然实现了“先买后用”的供水方式,保证水费的及时缴纳,方便了供水单位的水费管理,但事实上利用IC卡水表的结构弱点盗用的水量(或水费)比常规水表要厉害得多。表现在以下两点:第一,电磁阀在长期工作中如果失灵就不能闭合,用户就会白白用水,而且供水单位不易发现。利用这一特点,有人会在水表的“电磁阀”上动些脑筋;第二,如果充值卡密码被盗或被破译,对水表磁卡进行非法充值,就会给供水单位造成直接经济损失。因此,应用IC卡水表的供水单位必须保证24小时不间断服务,营业点分布要合理,否则会给用户带去极大的不便,同时供水单位尽管不用到水表安装现场抄表,但还必须不定期对水表使用状态进行跟踪进行跟踪检查。
        3.电能耗费:一个城市如果有10万只有源水表,那么每年的耗能费用、维持费用将是一个不小的数目。
       
        四、智能水表的技术突破——无源传感器    
        干簧管型、霍尔元件型、光电型传感器和IC卡水表都属于脉冲式或有源水表,从计量管理角度来论证其应用性、适用性都会有不同程度地存在着缺陷或不完善。无源数字式电子水表应是水表智能化的发展方向,它克服了有源脉冲式水表的诸多技术性问题。红外线传感器和电子传感器属于无源数字式,其中应用电子传感器技术的远测电子水表最具代表性。该系统包括水表(含电子传感器)、采集箱、抄录器三部分,水表计量信息独立储存,不需要外部设施或电路等加以支持,水表平时工作不需要电源与采集线路等提供支持,只是在需要抄表时抄表人员通过采集线路和抄录器直接将水表计量信息测读出来。
        无源远测电子水表主要优点:
        第一,日常工作无须常备电源支持,这是具有革命意义的技术进步,它不但避免了由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的维护工作而且能确保水表的计量数据永不丢失;
        第二,由于电子传感器与水表机械部分有机的技术装配,水表计量的机械示值和电子测读值始终保持同步且完全一致,确保了计量准确性,即使水表发生倒转情况时,表值和自动抄录值也保持一致;
        第三,不改变机械表计量的显示方式,便于用户直观地核查用水量;
        第四,系统在首次开通及出现故障,维修重新启动后无须对水表进行初始化,与脉冲式水表一旦维修后必须进行初始化相比,维护工作量大大降低;
        第五,无源远测电子水表直接传送电子数据,而非脉冲信号,不受机械振动和电磁等影响,所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量。 
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