小口徑電子遠(yuǎn)傳水表的分類跟選型

小口徑電子遠(yuǎn)傳水表分類與選型上世紀(jì)九十年代初國(guó)內(nèi)首次出現(xiàn)了“遠(yuǎn)傳水表”的概念，在二十多年的發(fā)展歷程中，遠(yuǎn)傳水表經(jīng)歷了由初期的脈沖式水表到現(xiàn)在的直讀式水表的轉(zhuǎn)變。到目前為止，基于霍爾傳感的脈沖傳感方式因?yàn)楸旧砗碾娨约芭R界點(diǎn)誤發(fā)信號(hào)難以克服等缺點(diǎn)已經(jīng)基本上從抄表領(lǐng)域中淘汰出局了，而基于干簧管的傳感方式由于無法解決觸點(diǎn)顫動(dòng)多計(jì)數(shù)和感應(yīng)不靈敏少計(jì)數(shù)等問題也紛紛淡出市場(chǎng)。直讀式遠(yuǎn)傳水表的概念在2000年之前就已經(jīng)產(chǎn)生，到2002年以后逐步實(shí)際應(yīng)用，發(fā)展至今，已經(jīng)出現(xiàn)包括光電直讀式、電阻式、攝像式等不同種類的直讀水表，其中對(duì)射式光電直讀式是當(dāng)前小口徑遠(yuǎn)傳水表（DN15-25）的主流。那么，面對(duì)種類如此繁多的遠(yuǎn)傳水表，作為水司，應(yīng)該如何去選型呢？以下，我將從水司對(duì)電子遠(yuǎn)傳水表的需求場(chǎng)景、不同類型遠(yuǎn)傳水表的優(yōu)劣比較等幾個(gè)方面來進(jìn)行闡述，希望能對(duì)水司的選型提供一些建議。二、主要應(yīng)用場(chǎng)景1、貿(mào)易結(jié)算隨著越來越多的城市開始推行“一戶一表”，各地自來水公司在推行過程中也遇到了一些問題，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）抄表量急劇上升，尤其是隨著高層住宅在一些地區(qū)的逐步接收，抄表員必須一層層上樓，抄表難度和時(shí)間均大幅增加，抄表矛盾日益突出。（2）無法保證“抄到表，抄準(zhǔn)表”。水表裝在戶內(nèi)，抄表員必須進(jìn)戶抄表，不僅存在“擾民”問題，而且經(jīng)常抄不到表；門禁系統(tǒng)或管道井（多為高層）被鎖造成抄表不方便；人工抄表容易出現(xiàn)錯(cuò)抄情況；一些單位仍存在“人情表”和估表現(xiàn)象。（3）很多水司抄表后需將數(shù)據(jù)導(dǎo)入收費(fèi)系統(tǒng)后再發(fā)通知單，兩步工作分開進(jìn)行，效率不高。因此不難看出，對(duì)于用于貿(mào)易結(jié)算的電子遠(yuǎn)傳水表來說，最重要的技術(shù)需求就是遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確，否則必然產(chǎn)生用水糾紛，使用遠(yuǎn)傳水表也就失去了意義。其次，遠(yuǎn)傳水表的可靠性和穩(wěn)定性也非常重要。2、階梯式水價(jià)目前越來越多的城市供水企業(yè)已開始實(shí)行階梯式水價(jià)，但由于人工抄表時(shí)間存在嚴(yán)重的不確定性，絕大部分城市都是按年為階梯式水價(jià)的結(jié)算周期。比如A戶人家上個(gè)月抄表時(shí)間是1號(hào)，這個(gè)月可能抄到他家已經(jīng)是10號(hào)的事情了，如果按月實(shí)行階梯式水價(jià)，必然存在嚴(yán)重的用水糾紛，因此水司采用以年為結(jié)算周期也是迫不得已的權(quán)宜之計(jì)。從效果上來看，這樣的階梯式水價(jià)實(shí)質(zhì)上根本沒起到促進(jìn)節(jié)約用水的作用，絕大部分老百姓的用水習(xí)慣也沒有發(fā)生任何變化，因此，符合階梯式水表使用需求的遠(yuǎn)傳水表最終必然會(huì)成為水司的選擇。那么，階梯式水價(jià)對(duì)遠(yuǎn)傳水表又有什么樣的特殊需求呢？首先，對(duì)于遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的高要求是毋庸置疑的。其次，對(duì)于遠(yuǎn)傳水表的抄收頻率和與用戶的雙向互動(dòng)性應(yīng)該會(huì)提出更高的要求，比如每天定時(shí)抄表，用戶可通過APP實(shí)時(shí)關(guān)注用水量等信息。

3、總分表比對(duì)總分表比對(duì)對(duì)遠(yuǎn)傳水表提出了特別的要求，最為顯著的就是對(duì)遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的位數(shù)的要求。為了使得數(shù)據(jù)比對(duì)更加科學(xué)有效，戶用遠(yuǎn)傳水表的數(shù)據(jù)應(yīng)能精確至百分位。其次，對(duì)于遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)傳輸頻率也有較高的要求。4、其它部分水司對(duì)遠(yuǎn)傳水表具有一些特殊的要求，比如安裝于埋地井內(nèi)的遠(yuǎn)傳水表就對(duì)防水性提出了非常高的要求，再比如有些水司提出遠(yuǎn)傳水表應(yīng)該帶有閥控功能，等等。三、遠(yuǎn)傳水表分類1、從機(jī)電轉(zhuǎn)換原理分類目前主流觀點(diǎn)對(duì)電子遠(yuǎn)傳水表主要分為脈沖式和直讀式兩大類，脈沖式包括以霍爾或干簧管為發(fā)訊裝置的開關(guān)脈沖式水表和以無磁傳感為代表的電感脈沖式水表，直讀式主要包括光電直讀式、電阻式和攝像直讀式，其中光電直讀式又分為反射式和對(duì)射式兩類。如下圖：（1）開關(guān)脈沖式水表開關(guān)脈沖式遠(yuǎn)傳水表是一種以機(jī)械式水表為計(jì)量基表，在水表指針上加裝磁鋼，配置干簧管或霍爾元件等發(fā)訊裝置，依據(jù)基表指針旋轉(zhuǎn)向采集器傳送計(jì)數(shù)脈沖式或開關(guān)信號(hào)的一種電子遠(yuǎn)傳水表，這類水表具有成本較低、可以輸出瞬時(shí)流量等特點(diǎn)，但在早些年大面積使用后，發(fā)現(xiàn)以下問題：①脈沖累計(jì)形式易造成一二次儀表數(shù)據(jù)不同步由于原理的限制，以此方法獲取或傳送的數(shù)據(jù)會(huì)由于各種形式的干擾或振動(dòng)而引起錯(cuò)誤脈沖、電源故障或者斷線引起丟脈沖、管網(wǎng)水回流及臨界點(diǎn)抖動(dòng)引起多脈沖，從而導(dǎo)致表的原始讀數(shù)與傳輸回來的數(shù)據(jù)有偏差，造成數(shù)據(jù)不同步。換個(gè)角度來說，也就是造成了遠(yuǎn)傳抄收回來的數(shù)據(jù)與水表實(shí)際數(shù)據(jù)不符合，這也是造成當(dāng)前很多地方所安裝的遠(yuǎn)傳水表已經(jīng)徹底“癱瘓”的根本原因，使得水司在安裝了該類遠(yuǎn)傳水表后扔不得不派抄表工反復(fù)進(jìn)行人工復(fù)抄，使得遠(yuǎn)傳水表失去了其本來的意義，并造成了人力、財(cái)力的極大浪費(fèi)。②二次計(jì)數(shù)系統(tǒng)受到接電條件和電池壽命限制脈沖式水表需要時(shí)刻供電，斷電或電池電量不足均會(huì)直接影響遠(yuǎn)傳讀數(shù)的準(zhǔn)確性，這是脈沖式水表的先天不足。大部分脈沖采集模塊裝有電池來采集脈沖，水表的壽命直接受到電池壽命的限制，并且通常情況下在電池壽命將盡的時(shí)候，我們的管理人員并不能在第一時(shí)間察覺，從而導(dǎo)致電子元件因電源問題而失常。另外，更換電池的費(fèi)用也間接提高了安裝這類遠(yuǎn)傳水表成本。值得注意的是有些廠家在水表齒輪上做文章，以采集到的水表齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來推算水表的讀數(shù)。由于這類水表在外觀上完全有別于傳統(tǒng)的脈沖式水表，使得很多水司客戶無法進(jìn)行辨識(shí)，也給了這些廠家魚目混珠的機(jī)會(huì)。（2）電感脈沖式水表（無磁傳感式）無磁傳感水表的原理類似于開關(guān)式脈沖水表，將水表的一個(gè)指針（一般是十分位）替換成一半金屬一半塑料的圓片（或金屬半圓片）。其采集裝置內(nèi)的線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)鋼片隨著水流轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，采集裝置會(huì)自動(dòng)識(shí)別并累計(jì)鋼片轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，從而得出水表的讀數(shù)。由于無磁傳感式水表由于可有效削弱外界磁干擾，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較開關(guān)式脈沖水表有較大提升，完全可以滿足大口徑水表遠(yuǎn)傳主要是用于分析用水情況的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)無磁傳感水表還可以輸出瞬時(shí)流量和反向測(cè)量，其遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)也可以精確到十分位，因此近幾年在國(guó)內(nèi)水司的大口徑水表遠(yuǎn)傳上得到了一些關(guān)注和應(yīng)用。需要指出的是這類遠(yuǎn)傳水表如果用于小口徑遠(yuǎn)傳水表，依然存在數(shù)據(jù)失準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，這一點(diǎn)已經(jīng)在大口徑水表的應(yīng)用上得到了驗(yàn)證。（3）光電直讀式水表光電直讀式水表主要是利用在水表字輪上增加碼道（對(duì)射式是在字輪端面分布一些鏤空的碼道，反射式是在字輪的側(cè)面貼上反光條），在抄表時(shí)光電管發(fā)光照射碼道，根據(jù)通過會(huì)反射的光的不同情況來判斷字輪所處的位置。因此，這類遠(yuǎn)傳水表也被稱為非接觸式編碼讀數(shù)，同時(shí)，該類水表由于平時(shí)工作無需供電，通常也稱為無源直讀式。對(duì)射式光電直讀水表經(jīng)過近十年的大規(guī)模應(yīng)用，已經(jīng)得到了各地水司的普遍認(rèn)可，成為當(dāng)前小口徑遠(yuǎn)傳水表的主流技術(shù)，它具有如下特點(diǎn)：①遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高該類遠(yuǎn)傳水表沒有脈沖輸出，在抄表時(shí)直接通過光電編碼來判別字輪的位置。同時(shí)該編碼器的工作只在抄表時(shí)進(jìn)行，因此平時(shí)各種外部環(huán)境的干擾與遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的正常計(jì)數(shù)都無直接關(guān)系，也不受磁場(chǎng)或水中雜質(zhì)的干擾，抗干擾能力強(qiáng)。②平時(shí)無需電源供電編碼器不需要電源供電，在兩次讀表間隔時(shí)間內(nèi)無需供電，只要在抄表時(shí)有讀數(shù)設(shè)備直接供電即可，因此可避免因“電”的因素造成遠(yuǎn)傳系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，且不會(huì)因電池壽命的限制影響產(chǎn)品的使用壽命。③使用壽命長(zhǎng)光電直讀式水表獨(dú)特的原理使得其電子元器件在平時(shí)處于不工作狀態(tài)，僅在抄表瞬間進(jìn)行工作，因此使用壽命更長(zhǎng)，大部分水表在周期維護(hù)時(shí)都不需要跟換電子元器件部分，僅需對(duì)基表進(jìn)行維修，使用成本也更加低廉。反射式光電直讀水表具有光電對(duì)射式原理的絕大部分優(yōu)點(diǎn)，但由于計(jì)數(shù)器內(nèi)部空間的不足，這些產(chǎn)品往往采用的是個(gè)、十、百三位字輪直讀，千位靠軟件判別，同時(shí)隨著使用時(shí)間的變長(zhǎng)，反光帶與吸光帶之間的接縫處容易脫落或褪色，出現(xiàn)模糊區(qū)域，導(dǎo)致讀數(shù)出錯(cuò)。因此，該類產(chǎn)品在市場(chǎng)上逐漸被淘汰，現(xiàn)在已經(jīng)很少能見到了。(4)電阻式遠(yuǎn)傳水表其原理是在表的字輪上附加一個(gè)電阻圓盤，其對(duì)應(yīng)于字輪上0—9位置的電阻值不同，抄表時(shí)，通過判斷不同的電阻值，從而間接判斷出表在0—9的哪個(gè)位置。因此，電阻式與光電式均通過判斷字輪的位置來得出水表讀數(shù)，一般稱為位置編碼傳感技術(shù)。電阻式的缺點(diǎn)是電阻圓盤和電路之間靠接觸摩擦和磨損，長(zhǎng)時(shí)間觸點(diǎn)之間的接觸電阻變大，轉(zhuǎn)換精度反而更差，另外由于計(jì)數(shù)器空間的限制，大部分電阻式遠(yuǎn)傳水表只能做到兩位或者三位直讀，后面靠軟件判別，不是真正的直讀。目前有的廠家宣稱厚膜式，其實(shí)就是電阻盤的電阻的制作工藝是采用厚膜工藝，用厚膜工藝制作電阻是上一世紀(jì)60年代的成熟技術(shù)，只是進(jìn)行了成本的降低，順便進(jìn)行了概念的炒作而已，根本來講，對(duì)于接觸摩擦這個(gè)問題沒有解決。也有的廠家宣稱平時(shí)無接觸無磨損，抄表時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)探針移動(dòng)，探針扎向電阻盤讀取電阻值，表面聽起來解決了磨損問題，但是有一個(gè)更大的缺陷，即，當(dāng)抄表時(shí)，探針扎向輪盤，如果此時(shí)表正在轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是表在進(jìn)位時(shí)，扎向輪盤的探針會(huì)強(qiáng)行阻止輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，那么對(duì)輪盤的損害將是致命的。(5)攝像式遠(yuǎn)傳水表攝像式遠(yuǎn)傳水表是在普通水表表面加裝一個(gè)小攝像頭，平時(shí)不需供電，抄表時(shí)加電，給水表的字輪照相，然后將照片傳遞給上位機(jī)進(jìn)行解析以獲得當(dāng)前水量讀數(shù)，達(dá)到無源直讀的效果。攝像式因其宣稱分體式結(jié)構(gòu)，表頭可與任何機(jī)械水表配對(duì)，六年后周檢只需更換基表部分，從而吸引了部分客戶的眼球。然而，攝像式遠(yuǎn)傳水表從最開始出現(xiàn)在市場(chǎng)上到現(xiàn)在，一直都磕磕碰碰，從未有過任何長(zhǎng)時(shí)間的成功應(yīng)用案例，其宣稱的種種優(yōu)點(diǎn)也僅僅是紙上談兵。首先從周檢的角度來講，且不說《CJ/T224-2012電子遠(yuǎn)傳水表》中規(guī)定“電子遠(yuǎn)傳水表結(jié)構(gòu)為整體式”，其分體式結(jié)構(gòu)首先就不符合標(biāo)準(zhǔn)，僅從廠家宣稱的表頭可與任何機(jī)械水表配對(duì)來講就知道這不過是一個(gè)噱頭。不同廠家生產(chǎn)的水表以及不同原理的水表，其表盤尺寸都存在著不小的差異，要真正做出匹配所有水表的表頭部分無疑是癡人說夢(mèng)了。其次，水表安裝的環(huán)境一般較差，表盤面很容易受到起霧、水泡、污漬、灰塵的影響，導(dǎo)致無法拍攝到清晰的讀數(shù)照片，從而解析出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。即便是非常理想的安裝環(huán)境下，攝像后圖片轉(zhuǎn)換成數(shù)字仍然存在一定的誤差率，導(dǎo)致遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)出錯(cuò)。因此我們認(rèn)為攝像式遠(yuǎn)傳水表雖然概念新穎，但離真正投入實(shí)用還有很長(zhǎng)一段路要走。2、按基表計(jì)數(shù)器是否浸沒在水中分類可分為干式、濕式，濕式又包括液封式。脈沖式和攝像式可以安裝在濕式水表上，電阻式和光電式因其電子元器件處于計(jì)數(shù)器內(nèi)部，考慮到防水浸泡的問題，只能用于干式水表。目前部分光電直讀水表廠家利用液封水表計(jì)數(shù)器內(nèi)部充滿甘油這一特點(diǎn)，將光電板部分直接浸泡在甘油中，而總線板部分采用環(huán)氧樹脂灌裝工藝，從而達(dá)到防水的目的。這個(gè)工藝在實(shí)際生產(chǎn)和使用中有幾個(gè)問題一直無法得到很好的解決，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)雖然解決了防水的問題，但時(shí)間一長(zhǎng)問題就陸續(xù)暴露了出來。光電板的防水問題難以徹底解決。甘油雖然不導(dǎo)電，但是隨著水表使用時(shí)間的推移，水會(huì)逐漸進(jìn)入到原本只充滿甘油的腔體內(nèi)，使得光電板短路而發(fā)生損壞。電路總線板用環(huán)氧樹脂灌裝產(chǎn)生的氣泡無法解決，防水效果也不太理想。在環(huán)氧樹脂的灌裝過程中，環(huán)氧樹脂在流動(dòng)和固化過程中會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的氣泡，在長(zhǎng)時(shí)間水壓的作用下，氣泡破裂從而導(dǎo)致進(jìn)水。關(guān)于濕式光電直讀水表的問題，西華大學(xué)魯順昌教授在其《光電直讀濕式水表缺陷分析》中作了非?？陀^的分析，值得大家參考。因此就當(dāng)前的技術(shù)工藝來看，濕式（包括液封式）光電遠(yuǎn)傳水表還處于不成熟狀態(tài)，光電直讀遠(yuǎn)傳水表的主流依然是干式水表。3、按是否帶閥控分類可分為閥控式遠(yuǎn)傳水表和非閥控式遠(yuǎn)傳水表兩類。閥控式遠(yuǎn)傳水表是在遠(yuǎn)傳水表基礎(chǔ)上加裝一只控制閥，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制閥門開關(guān)的目的。閥控式遠(yuǎn)傳水表是由預(yù)付費(fèi)式智能水表演變而來。眾所周知，隨著銀川和哈爾濱等城市使用的預(yù)付費(fèi)智能水表大面積癱瘓，這類產(chǎn)品幾乎成為“過街老鼠人人喊打”的對(duì)象，與此同時(shí)則是遠(yuǎn)傳水表受到越來越多水司客戶的關(guān)注與認(rèn)可，于是不少廠家將其改頭換面，趁機(jī)推出了閥控式遠(yuǎn)傳水表的概念。不知道大家注意到?jīng)]有，預(yù)付費(fèi)式智能水表遭遇慘敗的原因，除了電池、配件質(zhì)量、管理等等問題之外，還有一個(gè)更加廣泛存在的現(xiàn)象，那就是“有的卡里明明有錢，卻突然停水”，這其實(shí)就是閥控的問題。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用于閥控遠(yuǎn)傳水表的控制閥主要有電動(dòng)球閥和電磁先導(dǎo)閥。在自來水管道實(shí)際使用中，由于水質(zhì)不好導(dǎo)致閥孔的堵塞、泄壓閥桿吸附鐵質(zhì)微粒造成閥桿被卡死等問題屢見不鮮，往往會(huì)造成閥門“該關(guān)關(guān)不死”、“該開打不開”的問題。有部分廠家提出定期開關(guān)閥門來防止閥門內(nèi)部結(jié)垢，實(shí)際上還是治標(biāo)不治本，因?yàn)樵诙ㄆ陂_關(guān)的時(shí)候，依然無法判斷閥門運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。4、按通訊方式分類可分為有線遠(yuǎn)傳水表和無線遠(yuǎn)傳水表，無線遠(yuǎn)傳水表又分為公網(wǎng)無線、自組網(wǎng)無線（小無線）和物聯(lián)網(wǎng)無線三種形式。有線組網(wǎng)具有成本低、通訊質(zhì)量可靠的特點(diǎn)，因此在方便布線的場(chǎng)合建議采用有線組網(wǎng)無線傳輸?shù)哪Ｊ?。孤器集中鬻公網(wǎng)無線組網(wǎng)成本過高，因此不適合小口徑遠(yuǎn)傳水表。自組網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)因?yàn)槠湫盘?hào)穿透性和穩(wěn)定性欠佳，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用狀況一直不是很理想。因此，兼顧公網(wǎng)和自組網(wǎng)優(yōu)先的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來在行業(yè)內(nèi)得到了極大的關(guān)注，其中以LoRa和NB-IoT為代表，在未來應(yīng)該會(huì)