智能水表的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望

　　前言

　　智能水表是近年來以自動(dòng)控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以信息化管理需求為依托而發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)品，在實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)各級(jí)水務(wù)部門與用戶建立信息化服務(wù)與溝通的渠道中得到廣泛應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)管理者和用戶間的溝通與服務(wù)中起到承上啟下的作用，是二者間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)交流的平臺(tái)。

　　1　智能水表的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1. 1　智能水表的分類

　　基于智能水表的信息化和網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用，它已不是傳統(tǒng)意義上的“水表”概念，取而代之的是以“系統(tǒng)”、“集成”的理念來認(rèn)識(shí)和發(fā)展智能水表。為了對(duì)智能水表的發(fā)展有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，首先對(duì)遠(yuǎn)程集抄和卡式智能水表的應(yīng)用現(xiàn)狀作一個(gè)概述，以探討現(xiàn)行方式中可能存在的問題，為智能水表的未來發(fā)展方向提供一個(gè)坐標(biāo)或起點(diǎn)。

　　目前，依據(jù)智能水表所構(gòu)建的系統(tǒng)功能和硬件平臺(tái)，可將智能水表分為智能水表遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱遠(yuǎn)程集抄）和卡式智能水表系統(tǒng)。

　　1. 2　遠(yuǎn)程集抄的組成及其技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　遠(yuǎn)程集抄主要由基表、數(shù)據(jù)存貯與通訊系統(tǒng)、后臺(tái)軟件操作系統(tǒng)三部分組成。

　　基表是指對(duì)水量進(jìn)行精確計(jì)量并將計(jì)量信息通過感器采集進(jìn)而轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的表具，基表主要包括計(jì)量機(jī)構(gòu)和傳感器兩部分。目前，現(xiàn)行主要基表是以水表計(jì)量機(jī)構(gòu)中的葉輪對(duì)通過的水量進(jìn)行計(jì)量，葉輪的旋轉(zhuǎn)頻率所記錄的流量信息通過水表的指示元件（指針、字輪等）逐次顯示。葉輪、指針、字輪等包含流量信息的元件統(tǒng)稱為計(jì)量元件，傳感器對(duì)計(jì)量元件的運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行采集，進(jìn)而將計(jì)量信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的形式。

　　根據(jù)計(jì)量元件在基表中傳遞水流能量的前后順序，直接受水流作用而運(yùn)動(dòng)的始動(dòng)元件稱為初級(jí)計(jì)量元件，如葉輪；將初級(jí)計(jì)量元件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行逐級(jí)減數(shù)并可將計(jì)量信息加以指示的元件稱為次級(jí)計(jì)量元件，如指針（或與其相連接的齒輪）和字輪等。目前，常用的可供計(jì)量的表具是以多流束式水表為主的旋翼式水表和水平螺翼式大口徑水表等。

　　目前，常用的傳感器主要分為磁敏傳感器、電感式傳感器和直讀式傳感器。

　　磁敏式傳感器主要包括干簧管、霍爾元件、維根等，干簧管、霍爾元件由于分別受到使用壽命和工作頻率的影響，它們主要是對(duì)次級(jí)計(jì)量元件進(jìn)行采集，分別以開關(guān)和脈沖的形式輸出信號(hào)。維根可不受壽命和工作頻率的影響，可在各級(jí)計(jì)量元件中得到應(yīng)用，以脈沖的形式輸出信號(hào)。

　　磁敏元件在應(yīng)用中對(duì)水表的靈敏度以及受外界磁干擾的影響較大，同時(shí)也會(huì)對(duì)水表的使用壽命造成不利影響，因此磁敏元件在使用上具有一定的局限性。但由于磁敏元件價(jià)格便宜，安裝簡(jiǎn)單，適于大批量生產(chǎn)，因而目前仍然得到廣泛使用。

　　電感式傳感器主要是通過對(duì)振蕩信號(hào)的周期性衰減的采集獲取計(jì)量信息，主要應(yīng)用于初級(jí)計(jì)量元件，由于采用非磁激勵(lì)，因而葉輪的運(yùn)動(dòng)阻尼小，抗外磁干擾能力強(qiáng)，

　　適用于各種水質(zhì)，具有較廣泛的應(yīng)用。目前，由于電感線圈在制作工藝上的限制，線圈中的鐵芯在一定程度上受到外磁的干擾，因此抗外磁能力有待進(jìn)一步提高。目前，隨著線圈制作工藝和相關(guān)技術(shù)水平的提高，全無磁式電感傳感器已得到發(fā)展和初步應(yīng)用。

　　直讀式傳感器分為光電式和機(jī)械式兩種，光電式可根據(jù)發(fā)射器和接收器的相對(duì)位置分為反射式和對(duì)射式。光電直讀是對(duì)次級(jí)計(jì)量元件字輪進(jìn)行相關(guān)信息采集，從而確定字輪的讀數(shù)。光電直讀由于傳感器元件應(yīng)用較多，硬件電路復(fù)雜，工藝要求高，因而成本較高，批量生產(chǎn)工藝難度大。機(jī)械式直讀主要是通過壓簧片對(duì)碼盤的直接接觸，獲取編碼信息，從而確定其相應(yīng)的指示位置。該方式雖然較前者成本低，但由于受簧片材質(zhì)和加工工藝的影響，存在著可靠性差，機(jī)械阻尼大（水表始動(dòng)流量大），批量生產(chǎn)工藝性有待提高等問題。

　　綜上所述，現(xiàn)階段智能水表的基表在計(jì)量的表具和傳感技術(shù)上呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)，各種方式由于受到現(xiàn)行技術(shù)水平和工藝技術(shù)的限制，并沒有形成突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

　　在數(shù)據(jù)通訊方面，現(xiàn)行采用RS485總線和MBUS總線的通訊方式，具有較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)智能水表的通訊技術(shù)是隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，目前，數(shù)據(jù)通訊方面除了有線方式外，各種無線抄表技術(shù)也層出不窮。在后臺(tái)軟件操作系統(tǒng)上，現(xiàn)行軟件上由于各水務(wù)管理部門在服務(wù)模式、收費(fèi)方式，以及在數(shù)據(jù)接口等方面存在較大差別，因此后臺(tái)軟件系統(tǒng)具有個(gè)性化、相互不兼容的特點(diǎn)。在遠(yuǎn)程集抄的應(yīng)用方面，主要是系統(tǒng)的管理者單方面從用戶方實(shí)時(shí)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，如用水量等，這種數(shù)據(jù)交流的單向性造成了雙方獲取信息的不對(duì)稱。

　　雖然遠(yuǎn)程集抄在基表、后臺(tái)處理等方面存在各種矛盾，但它由于初步建立了管理者與用戶之間的實(shí)時(shí)溝通渠道，為水資源管理行為實(shí)現(xiàn)社會(huì)化、集約化、實(shí)時(shí)化和人性化等現(xiàn)代管理要求中所起到的支撐作用卻是無可替代的。