国内智能化水表的应用现状与发展方向_吴志成

2003Vol.19　　　　　　　　　　CHINAWATER&WASTEWATER　　　　　　　　　　No.9

述评与讨论

国内智能化水表的应用现状与发展方向

吴志成,　肇启明,　马步青,　郭红军

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(1.南京市自来水总公司,江苏南京210002;2.北京理工大学自动控制系,北京100081;

3.上海烟草<集团>公司,上海200082;4.宝鸡市自来水公司,陕西宝鸡721300)

　　摘　要:　简述了几种智能化水表的工作原理及特点,对目前我国水表智能化进程中存在的问题进行了分析,并提出了今后水行业普及智能抄表系统的发展方向及实施建议。　　关键词:　智能化水表;　脉冲发讯集中抄收式水表;　IC卡表;　无电源直读式集抄系统中图分类号:TU991.63　　文献标识码:B　　文章编号:1000-4602(2003)09-0019-03

1　智能化水表类型

“霍尔型”“、干簧管型”水表内的核心部件是永磁体,如果水表附近存在磁场或永磁体,将干扰计数

转盘的正常力矩,导致计量误差的产生,特别是对干簧管型水表而言,干簧管会长期处于吸合状态,脉冲信号输出全部丢失,这意味着自来水行业的利益全部丢失。

③　电能耗费

该水表须有固定电源,若整个城市以年度计算则耗电费用相当可观,这都必须由自来水行业承担。此外集中抄收系统设置在室外,极易受到人为破坏而造成自来水行业利益的损失。112　磁卡(IC卡)预付费表

工作原理:以接触IC卡或非接触射频卡作为媒介,将各种信息输入表中控制系统来自动开关阀门(供水或停水),由用户到自来水公司网点先预购用水量,再将用水量通过IC卡输入表中控制系统,等水量用尽即自动关阀并中断水的供应,报警器在设定水量用完之前会自动报警以提醒用户购水,达到“先买水、后用水”的目的。

优点:在用户不缴费的情况下可自动断水,有效控制收费单位的资金回笼,不需要人工上门抄表、收费,减少抄表员。

实践中发现主要存在以下问题:①　电磁阀在长期开启状态下由于水垢和水中杂质而影响阀门关闭,使用户在不缴费的情况下继续用水,而收费单位还一无所知,一旦发现也无法向

目前市场上普遍采用的智能化水表主要有三类:脉冲发讯式集中抄收系统(表具传感器分为干簧管型、霍尔元件型、光电转换型);IC卡表(分为插卡表、射频卡表);无电源直读式集抄系统(传感器分为光电收发编码式、电阻逻辑编码式、接触开关编码式、条形码式,水表表具分为干式、湿式)。111　脉冲发讯集中抄收式水表

工作原理:由表具不断发出脉冲信号,经采集器对脉冲信号进行采集、累加、存储和数据上传。

优点:发讯式集抄系统目前在国内已普遍采用,推广应用方便,价格较低,只要生产厂商、系统集成商严格把好每一环节的质量关,且发讯不随时间而产生疲劳损伤,此系统不失为一种可供选择的、适用于一定历史时期的过渡产品。

经过多年应用,脉冲发讯集中抄收水表主要还存在以下问题:

①　初始化及维护工作量大

每只水表必须进行人工抄表后再将表的实际数值输入数据采集器,这个过程叫初始化。系统一旦因掉电或断线等原因而引起误差,就必须重新进行初始化,否则会造成断线、断讯、断计量,使自来水行业遭受利益损失,而且这种数据初始化维护的工作量非常巨大,很难准确预测。一旦大面积推广,便很难掌握是否有足够的维护力量保证系统的正常运行。

②　磁铁强磁场干扰

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用户追缴多用水费。

②　IC卡表也是由发讯脉冲进行累加计量,如果人为强磁干扰或强电瞬间电击,也会造成芯片损坏,从而无法计量。

③　锂电池在长期使用中是否能达到设计年限还有待考证,到期后由谁负责更换是个问题。④　若充值卡密码被盗或被破译,就会给售水单位造成极大损失。

⑤　售水单位必须保证24h不间断服务,营业点分布要合理,维护人员接到电话即随时上门维修,否则会给用户带来极大的不便,易造成买水方(用户)与卖水方(自来水行业)之间的矛盾和自来水行业的利益损失。113　无电源直读抄收式水表

工作原理:在干式或湿式旋翼式水表码盘下每个与刻度对应的位置上装上红外收发光管或电阻或金属触点,当码盘上的透光孔或触点转到某一刻度时抄表,系统即供电。这时红外发光管发光,在对应位置上的红外接收管收到光信号后经单片机对信号进行判别、计算,将每一刻度上的数据传给集中器,再由集中器将所抄水表数据上传至计算机管理软件,该系统平时不工作、不用电、无功耗,所以称无电

),抄表时读取的是表具实时指针度源(简称“无源”

数(即直读)。

系统优点:①　自动读取指针位置或字轮读数,无需在集中抄收器中设定数据初始化的工作。系统在首次开通及维修重新启动后都无需对水表和集中抄收器进行数据初始化,减少了维护工作量。

②　无源远传采集器直接传送表具实时度数,平时不工作,故不受机械振动和电磁干扰的影响。③　系统日常工作无需供电,这是具有革命性意义的技术进步,避免了由于供电不稳定或电源故障引起的计量误差及大量的维护工作,并且大大降低了系统的使用和维护费用。

④　由于无源远传系统的传感器记忆的是指针或字轮位置,即便水表发生倒转,自动抄表数据与表具指针或字轮的读数也始终保持一致,避免了用户与售水单位由于数据不一致而产生矛盾。

⑤　即使发生断线,当接好线后仍然是水表内刻度指示的计量,自来水行业无任何损失。“无源”直读式水表集抄系统目前在国内应用较

少,只能从技术角度来分析和探讨它可能遇到的问题:

①　无论是光电变换技术、触点或电阻逻辑编码技术,还是条形码识别技术,对制造和装配工艺的要求都特别高,丝毫的偏差都会使表具远传数据产生误差和进位不准,其制造成本较高。

②　电阻式、光电式传感器只能在干式水表上使用,采用磁传耦合技术。干式表在长期使用中易将铁屑吸附在磁铁上,从而影响计量效果,因此大多数水司不允许使用此种表具,影响其大面积推广应用。

③　目前有的厂家已在湿式水表上研制出无源直读式集抄系统。从资料上看,传感器和电子器件均在水中工作,是否会在触点与盘面上产生接触不良,从而影响远传计量,还有待考察。

2　应用问题分析目前各种智能水表在技术和应用上存在的问题主要有:①　技术因素。许多厂家未能真正掌握智能抄表系统各种部件的核心技术,只是买来配件进行组装,有的不经过检验就装配出厂,有的检验设备不全,造成很多进入市场的智能表质量不过关,加之系统设计本身就有缺陷,从而造成目前集抄系统维护工作量大。

②　维护保养。过了质保期后由于维护资金无从落实,往往使系统得不到及时的维护维修。

③　有关各方(水公司、开发商、物业公司、系统集成商等)未能很好地协调各自的责、权、利关系,从而影响整个工作流畅运转。

3　发展方向与实施建议

今后自来水行业在顺应国家政策(抄表到户)普及智能抄表系统上应深入调查研究,不能盲目上马,不能追求一步到位,必须认真选择产品,预先制定抄表解决方案并逐步实施,边使用、边总结、边完善,切实协调好产品制造商、物业公司、系统集成商及用户之间的责、权、利关系,使整个智能抄表工作流畅运转。

水表智能化技改目标应该是:①计量准确,即买方(用户)与卖方(自来水行业)任何时刻看到的水表计量读值和集中抄收系统显示的读值都是一致的,误差为零;②采购、安装、使用和维护费用最低。基于此,谨从以下几方面提出建议:

①　为适应国家建设部“一户一表”、“抄表到户”“、水表出户”的要求,在抄表工作量大幅增加但人员不能增加的条件下,最好的解决办法是采用远

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传方法。原来一般人工抄表数量为1800～2000只Π(人・月),通过技改或新装远传集抄系统,抄表数应达

(人・到18000～20000只Π月),效率可提高10倍。

②　远传集抄系统的表具计量读数与远传数据应达到100%准确,这样用户与售水单位就不会产生矛盾。另外,产品应具备价格较低、免维护、无运行成本、售后服务及时、系统安装和抄表操作简单等条件。

③　新建小区和老城区改造在远传集抄系统使用上应循序渐进,使智能化程度逐步提高。先期最好采用接口直抄型无电源直读式水表集抄系统,也就是将楼内各户远传水表用总线连接方式引到楼下或单元外的保护箱内,水费抄收员只要用手持抄表・信息・

仪的连接接头与该接口连接即可读取水表度数,再

将抄收数据送入计算机收费管理系统进行计费。这种系统具有造价低、施工简单、调试方便、系统环节少、可靠性高、无使用费用、检修方便、操作简单等特点。如需再提高智能化程度,可在每一接口处装上集中控制器,用总线方式联网接至片区电脑或片区总集中器进行升级抄表,达到逐步完善的目的。

总之,智能抄表业的发展应遵循“产品可靠、计量准确、价格合理、便于操作、维护简单、逐步发展”的原则,这样才会少走弯路,不至于造成重大损失。

电话:(025)4412074收稿日期:2003-05-19

Ei收录我刊2002年发表的部分文章・2002,18(3)7～9

地表水处理中的好氧反硝化作者:　谢曙光　张晓健　王占生(清华大学)・2002,18(3)23～26BCFS—生物除磷新工艺

垃圾冲洗废水的处理工艺设计

作者:　徐高田　张国莹(上海大学)

毕学军(同济大学)

・2002,18(3)57～60

小型污水处理厂的设计作者:　王维斌(天津大学)

吴凡松(哈尔滨工业大学)

・2002,18(4)1～4

涂铁砂的直接过滤效果及其再生方法研究作者:　马　军　盛　力(哈尔滨工业大学)・2002,18(4)5～9

SMSBR处理焦化废水的膜污染机理研究作者:李春杰(上海交通大学)

耿　琰　周　琪　顾国维(同济大学)・2002,18(4)10～13

膜生物反应器的中空纤维膜组件优化设计作者:　杨大春　顾　平　刘锦霞(天津大学)・2002,18(4)14～18

微絮凝—深床直接过滤及工艺参数研究作者:　栾兆坤　李桂平　王曙光(中国科学院)・2002,18(4)19～22

低浓度污水厌氧污泥颗粒化促进技术研究作者:　郭晓磊　胡勇有(华南理工大学)

(本刊编辑部　供稿)

作者:　操家顺(河海大学)

杨雪冬(InternationalInstituteforIn2frastructural,HydraulicandEnvironmentalEngineering)

MarkVanLoosdrecht(DelftUniversityofTechnology)

・2002,18(3)27～29

我国城市污水厂投资效益的定量分析作者:　褚俊英　陈吉宁　邹　骥(清华大学)・2002,18(3)40～43

膜生物反应器处理难降解有机废水研究作者:韩怀芬　金漫彤　黄玉柱　虞　伟(浙江工业

大学)・2002,18(3)44～47

反应池中颗粒惯性作用的影响分析作者:　徐立群　王　芳　何钟怡(哈尔滨工业大

学)

・2002,18(3)54～56

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