傳感器技術對智能水表的質量至關重要

來源：本站  發(fā)表時間：2013-1-4 16:41:59

  一、水表工業(yè)的發(fā)展趨勢
    智能化水表是在機械水表的基礎上，將機械信息轉換為電子信號，從而完成智能水表數據的遠程傳輸或遠程測抄，并輔以配套的計算機數據處理系統(tǒng)，對數據進行匯總整理，對水表進行系統(tǒng)管理。因此智能化水表的關鍵技術就是傳感器技術。
    二、智能水表的傳感器技術
    智能水表傳感器技術從基本原理上大致可分為以下6種。
     1.干簧管傳感器：在機械水表中加裝干簧管和磁鐵，利用干簧管的簧片在磁鐵的循環(huán)作用下循環(huán)開閉，從而輸出計量脈沖信號。
     2.霍爾傳感器：在機械水表中加裝霍爾元件和磁鐵，構成基于磁電轉換技術的傳感器，安裝在計數盤位上的磁鐵隨著計數轉盤運轉，每經過霍爾元件一次，即由霍爾元件輸出一個計數脈沖。
    3.光電傳感器：在機械水表的轉盤處安裝一個光電轉換器，在轉盤上有一條溝槽，轉盤每轉一圈，溝槽經過光輸時轉換器完成一次電轉換，輸出一個計數脈沖。
    4.紅外線傳感器：在機構水表的碼盤下每個與刻度對應的位置上裝上紅外線傳感裝置，在上蓋內部裝有CPU與單片機組成的數據處理器，每個刻度上的紅外線傳感器將其刻度顯示信息匯總到處理器后通過程序運行，顯示水表數據。
    5.IC卡作為載體，由它將信息輸入水表的控制系統(tǒng)，決定水表的工作狀態(tài)，如開關、充值等，主要功能是利用IC卡控制器實現水表預付費應用，即“先買水，后用水”。
    6.電子傳感器：在水表的計數機構中對應于刻度盤的下面安裝電子傳感器，該傳感器與計數齒輪同步轉動，電子傳感器存儲的電子信息與水表機械讀數完全同步，形成一種特定的數學函數關系。在水一表采集終端利用A/D轉換，電子信息直接顯示為水表讀數。
    經過試用的智能表由于技術有缺陷、制造工藝粗糙、工藝不成熟等原因，弱點逐漸暴露出來。
    那么，智能水表暴露的質量問題的根源在哪是呢？探究其中原因，必須從產品的工作原理中去分析和求解。   
    三、智能水表計量誤差分析
    智能水表的傳感器從其工作原理和應用上可分為脈沖式、數字式。
    脈沖式水表的計量準確度取決于脈沖式傳感器發(fā)送脈沖數量的準確性。那么，脈沖誤差如何產生？經過分析發(fā)現下列因素容易導致脈沖誤差。
    1.磁場干擾：脈沖信號在傳輸過程中因受到電磁干擾而產生誤差。有些人還會故意在水表外殼處附加磁鐵產生強大的磁場干擾，達到偷水目的。
    2.磁鐵退磁：傳感器內磁鐵隨著時間的延長會出現退磁現象，導致傳感器不能輸出脈沖信號。
    3.水表倒轉：水表在特殊使用情況下會倒轉，一旦倒轉同樣產生脈沖信號，這種信號系統(tǒng)的累加計量視為正常計量。
    4.機械振動：水表本身受外界振動影響或由于水管中的“水錘”引起水表機芯的振動，都會使脈沖式傳感器發(fā)出非正常脈沖信號，導致脈沖誤差。
    5.信號干擾：水表發(fā)出的脈沖信號，一般需通過戶線穿越較長距離（幾十米）傳輸至采集器，如果傳輸線質量不好或屏蔽效果不佳，外部干擾會造成系統(tǒng)統(tǒng)計錯誤。
    有源水表就是水平在運行工作過程中，必須維持穩(wěn)定、可靠、不間斷的電源支持。那么，有源水平中電源對水平計量有何影響呢？
    1.電源維護：電池使用壽命長短、供電能力保持是關鍵。用戶和管理部門必須對在用水表的電池使用情況了如指掌，一旦失控，要么用戶沒有用，要么供水管理部門因水表傳感器未計量而遭受損失。少量試用情況下，這種維護工作尚可應付處理，一旦大面積推廣應用，必有有足夠的維護力量來支持、保證。
    2.人為偷水：用戶自己將傳輸線剪斷，在供水部門抄表前再連接，從抄表終端看不出用戶偷水，實際上傳輸線被剪斷的期間，水表傳感器未對流經水表的自來水進行計量。對于IC卡水表雖然實現了“先買后用”的供水方式，保證水費的及時繳納，方便了供水單位的水費管理，但事實上利用IC卡水表的結構弱點盜用的水量（或水費）比常規(guī)水表要厲害得多。表現在以下兩點：第一，電磁閥在長期工作中如果失靈就不能閉合，用戶就會白白用水，而且供水單位不易發(fā)現。利用這一特點，有人會在水表的“電磁閥”上動些腦筋；第二，如果充值卡密碼被盜或被破譯，對水表磁卡進行非法充值，就會給供水單位造成直接經濟損失。因此，應用IC卡水表的供水單位必須保證24小時不間斷服務，營業(yè)點分布要合理，否則會給用戶帶去極大的不便，同時供水單位盡管不用到水表安裝現場抄表，但還必須不定期對水表使用狀態(tài)進行跟蹤進行跟蹤檢查。
    3.電能耗費：一個城市如果有10萬只有源水表，那么每年的耗能費用、維持費用將是一個不小的數目。    
    四、智能水表的技術突破——無源傳感器    
    干簧管型、霍爾元件型、光電型傳感器和IC卡水表都屬于脈沖式或有源水表，從計量管理角度來論證其應用性、適用性都會有不同程度地存在著缺陷或不完善。無源數字式電子水表應是水表智能化的發(fā)展方向，它克服了有源脈沖式水表的諸多技術性問題。紅外線傳感器和電子傳感器屬于無源數字式，其中應用電子傳感器技術的遠測電子水表最具代表性。該系統(tǒng)包括水表（含電子傳感器）、采集箱、抄錄器三部分，水表計量信息獨立儲存，不需要外部設施或電路等加以支持，水表平時工作不需要電源與采集線路等提供支持，只是在需要抄表時抄表人員通過采集線路和抄錄器直接將水表計量信息測讀出來。
    無源遠測電子水表主要優(yōu)點：
    第一，日常工作無須常備電源支持，這是具有革命意義的技術進步，它不但避免了由于供電不穩(wěn)定或故障引起的計量誤差及大量的維護工作而且能確保水表的計量數據永不丟失；
    第二，由于電子傳感器與水表機械部分有機的技術裝配，水表計量的機械示值和電子測讀值始終保持同步且完全一致，確保了計量準確性，即使水表發(fā)生倒轉情況時，表值和自動抄錄值也保持一致；
    第三，不改變機械表計量的顯示方式，便于用戶直觀地核查用水量；
    第四，系統(tǒng)在首次開通及出現故障，維修重新啟動后無須對水表進行初始化，與脈沖式水表一旦維修后必須進行初始化相比，維護工作量大大降低；
    第五，無源遠測電子水表直接傳送電子數據，而非脈沖信號，不受機械振動和電磁等影響，所以在復雜的使用環(huán)境下能穩(wěn)定、準確、可靠地實現計量。