淺談水公司遠程計量管理系統(tǒng)孔令穎

1、淺談水公司遠程計量管理系統(tǒng)隨著經濟的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市系統(tǒng)的供水量也在不斷的提高，人民對供水的服務要求也越來越高。近年來，國內興建了大量的解困型、小康型、高尚型等一系列不同檔次的住宅工程，在這些工程中，自來水遠程計量管理也得到越來越多的應用。不斷擴大的供水管網和服務質量的提高對水公司的抄表計量的工作有了更高的要求，單純的增加工作人員的數(shù)量并不能根本解決這個矛盾，解決的方法是提高抄表及計量系統(tǒng)的自動化程度，減輕工作人員的勞動強度。建設部城市供水行業(yè)2010年技術進步發(fā)展規(guī)劃及2020年遠景目標也明確提出：以“智能遠傳水表出戶集中抄表方式為主，IC卡水表為輔”，構成給水企業(yè)的營

2、銷抄表體系的規(guī)劃目標。大力發(fā)展遠程計量管理系統(tǒng)，能提高用水公用事業(yè)管理自動化程度以及抄表收費的工作效率和管理水平，方便了住戶的生活和工作，擴大了住戶的居住空間。水公司的遠程計量管理系統(tǒng)由遠傳水表、通訊總線系統(tǒng)、抄收系統(tǒng)及數(shù)據處理管理軟件平臺三部分組成。這三部分選擇的好壞直接影響遠程計量聯(lián)網管理系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、智能性以及準確性。一、遠傳水表遠傳水表是遠程計量管理系統(tǒng)的基礎組成部分，它選擇的好壞直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。遠傳水表自1996年以來有許多從事電子產品、水表生產的廠家進行研究，經過了十多年的研究和發(fā)展。目前根據工作原理的不同，遠傳水表主要分為脈沖式遠傳水表和直讀式遠傳水表。1

3、、脈沖式遠傳水表脈沖式遠傳水表工作原理是通過光電轉換或者電磁轉換形成脈沖，計數(shù)單元通過計算脈沖來得到水量的多少。現(xiàn)在使用的各種脈沖式遠傳水表產生脈沖的傳感器一般可分為：霍爾元件型、干簧管型。霍爾元件型基本原理是：在普通轉盤計數(shù)的表計中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構成基于磁電轉換技術的傳感器。霍爾元件固定安裝在計數(shù)轉盤附近，磁鐵安裝在計數(shù)盤位上，當轉盤每轉一周,磁鐵經過霍爾元件一次即在信號端產生一個計量脈沖。干簧管型基本原理是：在普通轉盤計數(shù)的表計中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定安裝在計數(shù)轉盤附近，磁鐵安裝在計數(shù)盤位上，當轉盤每轉一圈,磁鐵經過干簧管一次即在信號端產生一個計量脈。從使用效果來看，脈沖式

4、遠傳水表的情況不盡如人意，原因主要有以下幾個方面：a) 防磁性能 從原理上不難看出,遠傳水表產生脈沖依賴于磁鐵，如果在遠傳水表的外界施加一強磁場干擾，水表就將不會產生脈沖,而水照樣可用。這就導致了抄表系統(tǒng)抄水表時絕對不準確，而用戶就可以不付費用水了。因此脈沖水表必須能防磁。然而在實際使用的遠傳水表中,防磁的遠傳水表不到20%。b) 水管發(fā)生水錘現(xiàn)象 在供水管道系統(tǒng)中,管流的流速、壓力行參數(shù)均隨時間變化而變化。如果發(fā)生水流瞬變流動而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，管道將發(fā)生劇烈振動和較大的聲響，這種現(xiàn)象被稱為水錘現(xiàn)象。在日常生活中,我們經常遇見水管劇烈抖動和發(fā)生聲響的情況，也就是水錘

5、現(xiàn)象。正是這種劇烈的抖動造成了干簧管簧片在很短時間里，頻繁地吸合,發(fā)出大量不該有的脈沖，這也就導致了抄表系統(tǒng)的不準確性。水錘現(xiàn)象產生原因極其復雜，與管道內壁磨擦力、壓力、水流速等均有關系，我們并不能從根本上解決它。c) 運行中會產生累積誤差 由于脈沖水表的工作原理限制以及運行情況的復雜等原因，常常使得水表機械讀數(shù)與電子讀數(shù)不完全一致，總存在一定誤差。d) 需要持續(xù)供電 常用的脈沖式遠傳水表脈沖計量需要持續(xù)供電才能保證計量的連續(xù)性，常用的電源模式為電池或者總線持續(xù)供電。雖然脈沖的耗電很少，但是由于電池電壓不足或者總線故障等電源故障會使計量停止，影響計量的準確性，而且經過一段時間的使用后難免需要更

6、換電池，增加了日后維護的工作量。由于脈沖式遠傳水表的種種缺點，脈沖式遠傳水表已經漸漸被直讀式遠傳水表所代替。2、直讀式遠傳水表由于脈沖式遠傳水表的種種缺點，從2000年開始各生產研究遠傳水表的廠家機構開始提出直讀式遠傳水表的概念并進行研發(fā)。經過多年的開發(fā)，直讀式遠傳水表的性能越來約成熟。到2003年，在國家標準的制定過程中還特意編入了直讀式遠傳表的概念。直讀式遠傳水表大致分為光電式、觸點式、攝像式，以光電式最早。優(yōu)點是表具上讀出的數(shù)據就是表盤上顯示的數(shù)據，不是脈沖，平時不需要市電，只在讀取數(shù)據的瞬間上電，因此不怕停電。從理論上講，它的讀出數(shù)據和表盤數(shù)據總是同步的。a）、光電式 在每一位水表字輪

7、周面上設置若干反射面，在與之相對應的位置上設置光電耦合器。通過耦合器是否反射對計數(shù)字輪的位置進行判定。希望讀取幾位就在幾個字輪上安裝傳感器。這種直讀式水表由于全部器件都在表芯內部字輪周圍，因此一般采用干式水表。b）、觸點式 在指針式水表的表盤下面每一位指針軸上裝上一只同步電位器，通過觸點電位器測出的阻值判定指針所指的位置。這種可用于濕式水表。c）、 攝像式 在水表讀數(shù)顯示窗前安裝一只攝像頭，將拍到的數(shù)字圖像傳出即可。攝像式遠傳水表傳輸?shù)臄?shù)據為圖像，傳輸數(shù)據較大，且圖像轉為數(shù)字技術尚不成熟，后期數(shù)據處理不太方便，目前使用較少。光電式、觸點式遠傳水表早期有盲區(qū)、讀數(shù)不準等問題，現(xiàn)在隨著模糊控制技術

8、、編碼技術的使用和改進技術日趨成熟，逐漸成為今后遠傳水表的主流產品。二、通訊總線系統(tǒng)水公司的遠程計量管理系統(tǒng)采用的總線系統(tǒng)多為RS-485和M-bus。RS-485是平衡傳送的電氣標準, RS-485串行接口的電氣標準實際上是RS-422的變型,它屬于七層OSI(Open System Interconnection,開放系統(tǒng)互連)模型物理層的協(xié)議標準。由于性能優(yōu)異、結構簡單、組網容易,RS-485總線標準得到了越來越廣泛的應用。 RS-485的電氣特性: RS-485的數(shù)據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合,抗共模干擾能力增強,即抗噪聲干擾性好。

9、RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺,實際上可達3000米。與RS-232比較，RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器,即單站能力，而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性,長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網絡,一般只需二根連線,所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。MBus是Paderborn大學的DrHorst Ziegler與TI公司的Deutschland GmbH和Tech

10、emGmbH共同提出的，專門用于公共事業(yè)儀表的總線結構，稱MeterBus，簡稱MBus。MBus儀表總線屬于局域網（Local Area Network，簡稱LAN），是處于同一幢建筑、同一大學或方圓幾公里遠地域內的專用網絡，被用于連接遠程監(jiān)控計算機和工作站、測量儀表等設備，以便 資源共享和數(shù)據傳輸。MBus具有星形、環(huán)形和總線形拓撲結構。MBus一般采用總線形拓撲結構。 MBus儀表總線可以滿足由電池供電或遠程供電的計量儀表的特殊要求。當計量儀表收到數(shù)據發(fā)送請求時，將當前測量的數(shù)據傳送到主站，（主站可以是手持單元、計算機或其它終端）。主站定期地讀取某幢建筑中安裝的計量儀表的數(shù)據。 一般而言

11、，掛接在儀表總線上的計量儀表的數(shù)目可達數(shù)百個，數(shù)據傳輸距離達數(shù)千米，在總線上傳送的數(shù)據具有高度的完整性和快速性。RS-485和M-bus總線系統(tǒng)使用方便、優(yōu)點突出，所以在水公司的智能化遠程計量聯(lián)網管理系統(tǒng)中均得到了廣泛的應用。三、抄收系統(tǒng)及數(shù)據處理管理軟件平臺遠傳水表抄收系統(tǒng)由區(qū)域集中器、隔離中繼器、智能型數(shù)據網絡節(jié)點、總線系統(tǒng)、水公司數(shù)據處理服務器組成。如圖所示區(qū)域集中器隔離中繼器220V智能數(shù)據網絡節(jié)點智能數(shù)據網絡節(jié)點隔離中繼器220V主干總線中繼總線表單元小區(qū)A小區(qū)B公共電話網/GPRS/INTERNET互聯(lián)網擴展總線擴展總線自來水公司手抄器掌上電腦小區(qū)物業(yè)管理中心12V/24V12V/

12、24V表單元系統(tǒng)提供多種抄表方式，可利用手掌機到現(xiàn)場集中抄表，也可利用有線電話、移動GPRS、無線傳輸?shù)榷喾N方式實現(xiàn)遠距離抄收。系統(tǒng)具有數(shù)據存儲、保護功能。一般采用大容量存儲器存儲數(shù)據，掉電后數(shù)據保證不會丟失，可長期保存各種數(shù)據。數(shù)據存儲帶校驗措施，避免無效數(shù)據送出。系統(tǒng)具備定時抄收與實時抄收兩種模式，定時抄收一般為按月抄收，實時抄收一般為方便用戶查詢水量。系統(tǒng)網絡有各種較完善的自檢報警功能,對系統(tǒng)各點連線的短路、斷路故障都可進行定位報警。當用戶水表或者系統(tǒng)終端發(fā)生故障，系統(tǒng)可自動向管理部門報警,提示管理部門組織及時查看維修。數(shù)據處理管理軟件除了具有一般的實時、定時抄表功能外還具有其他的功能，如數(shù)據管理功能：支持用戶用量等數(shù)據的初始化、統(tǒng)計、查詢、報表打印等功能，遠傳抄表，遠程抄讀數(shù)與用戶號表號能自動對應。系統(tǒng)管理功能：支持管理各種系統(tǒng)參數(shù)的設置（如設備型號、表徑、用戶地址等），管理員操作全新分級設定，密碼分級管理。水表周期檢定、更換：支持周期檢定、更換表的管理。數(shù)據自動導入、導出及分析：支持將自動抄收的數(shù)據導入