導(dǎo)讀
隨著電子信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和不斷發(fā)展,計量技術(shù)開始向智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向邁進(jìn),電子智能儀表開始漸漸替代機(jī)械式儀表。如,電能表從90年代就已完成了由電子式電能表取代機(jī)械式電能表,熱能表也已經(jīng)全部為電子式計量儀表,高精度的水計量儀表也由電子式取代了機(jī)械式。
電子式計量儀表取代機(jī)械式計量儀表己經(jīng)成為計量領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。電子水表以及基于此基礎(chǔ)上的電子直讀式智能水表及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)正是這樣的背景下的先進(jìn)技術(shù)的代表。
傳統(tǒng)的機(jī)械水表,包括干式水表、濕式水表,以及在此基礎(chǔ)上生成的光電直讀水表,其基表部分均由葉輪帶動齒輪箱,由齒輪箱帶動機(jī)械式計數(shù)器。電子水表僅保留葉輪部分,通過無線數(shù)碼偵探技術(shù),偵聽葉輪的轉(zhuǎn)動,其計數(shù)、數(shù)據(jù)存貯、誤差修正、液晶顯示、信號輸出均由電子信息技術(shù)實現(xiàn)。

一、電子水表的技術(shù)優(yōu)勢
1、線性誤差好,計量精度高
傳統(tǒng)的機(jī)械水表機(jī)構(gòu)復(fù)雜,阻力大,啟動慢,誤差線性差,尤其小流量情況下誤差更大,會給水司造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。比如在Q3=3500升每小時的水流下,水表的轉(zhuǎn)速假定為350000轉(zhuǎn)每小時,而在Q1=35升每小時的水流下,水表的轉(zhuǎn)速卻大約是3300轉(zhuǎn)每小時而不是按比例的3500轉(zhuǎn)每小時。
電子水表只有一個單葉輪,傳動機(jī)構(gòu)少,阻力小,啟動靈敏度只有每小時6升,且采用了數(shù)字修正技術(shù),準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)水表有明顯優(yōu)勢。比如在每小時35升的水流下,即使采樣到的轉(zhuǎn)速是3300轉(zhuǎn),那么電子表中的CPU乘以系數(shù)1.0606進(jìn)行修正,顯示和輸出的脈沖數(shù)正好為3500轉(zhuǎn)每小時,線性理論誤差為0.
因此傳統(tǒng)的機(jī)械水表普遍量程比為R80,而電子水表量程可做到R160,計量精度更高。

2、抗干擾能力強(qiáng)

機(jī)械水表誤差曲線圖


機(jī)械水表水流速度、理想轉(zhuǎn)速、實際轉(zhuǎn)速及誤差表
電子水表在葉輪轉(zhuǎn)盤的一半鑲嵌一個不銹鋼金屬片,水表的外部有一個電感。MCU向電感發(fā)送正弦波,平時正弦波無衰減自由振蕩,當(dāng)不銹鋼金屬片轉(zhuǎn)動到電感下方時,由于金屬片對波的吸收,正旋波開始快速衰減,MCU通過內(nèi)部的電壓/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,判斷出葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)。新天科技早在2004年就獲得了這項技術(shù)的第一個專利,此后數(shù)年來一直進(jìn)行該項技術(shù)的研究。 采用此項技術(shù),外界的強(qiáng)磁場、脈沖群、高電壓都不能對水表產(chǎn)生任何的干擾和破壞。

電子水表結(jié)構(gòu)剖面圖

電子水表水流速度、理想轉(zhuǎn)速、實際轉(zhuǎn)速及誤差表
2、抗干擾能力強(qiáng)
電子水表在葉輪轉(zhuǎn)盤的一半鑲嵌一個不銹鋼金屬片,水表的外部有一個電感。MCU向電感發(fā)送正弦波,平時正弦波無衰減自由振蕩,當(dāng)不銹鋼金屬片轉(zhuǎn)動到電感下方時,由于金屬片對波的吸收,正旋波開始快速衰減,MCU通過內(nèi)部的電壓/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,判斷出葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)。
新天科技早在2004年就獲得了這項技術(shù)的專利,此后數(shù)年來一直進(jìn)行該項技術(shù)的研究。 采用此項技術(shù),外界的強(qiáng)磁場、脈沖群、高電壓都不能對水表產(chǎn)生任何的干擾和破壞。



示意圖
3、抄表準(zhǔn)確率高
光電直讀水表內(nèi)置40個發(fā)射接收管,只要一個損壞,產(chǎn)品就會出現(xiàn)故障,故障率偏高。再者,由于外界光線的干擾、散射、氣泡的影響,也會導(dǎo)致產(chǎn)品故障。因此,光電直讀水表的抄收正確率在98%左右。
電子水表直接從葉輪采樣計數(shù),采集分辨率低至0.01升,數(shù)據(jù)直接送MCU中,再由MCU進(jìn)行電子芯片存儲、輸出和送液晶顯示,不存在機(jī)電轉(zhuǎn)換誤差和傳輸誤差,保證了抄收準(zhǔn)確率達(dá)100%。


光電直讀水表字輪結(jié)構(gòu)示意圖

電子水表葉輪、采樣、存儲、液晶顯示原理圖
4、周期輪檢便捷
傳統(tǒng)的機(jī)械式水表,在誤差校驗時需拆下字輪調(diào)節(jié)誤差。在6年后的輪檢輪換中需要將表拆下來通過人工調(diào)校,甚至需要更換機(jī)械字輪,費(fèi)時費(fèi)力費(fèi)錢,為自來水公司增加不小的負(fù)擔(dān)。
電子水表通過下載參數(shù)進(jìn)行檢定,不需要拆下字輪調(diào)節(jié)誤差。在6年后的輪檢輪換中不需要打開基表和更換部件,只需要通過遠(yuǎn)傳線或者紅外端口下載誤差修正系數(shù)即可,為自來水公司節(jié)約大量人力物力和財力。
新天電子水表具有數(shù)字歸零功能,可使電子式智能水表被更換時,通過下載命令使數(shù)據(jù)歸零,為維修和更換帶來便捷。
5、電池使用壽命長
光電直讀水表的光管管、電子器件隨著時間的推移而老化和衰減,其設(shè)計壽命和使用壽命是10年以上。
新天電子水表采用超低功耗納瓦技術(shù)的單片機(jī),功耗只有5微安。同時采用廣泛應(yīng)用于軍事和安全行業(yè)的能量型、碳包結(jié)構(gòu)的鋰亞硫酸氯電池,電池的自身壽命和電子元器件的壽命一樣也是10年以上。再加上電子遠(yuǎn)傳水表供電采用通訊線和電池雙供技術(shù),平時優(yōu)先使用通訊線供電,電池的問題不再成為問題。
6、輕松實現(xiàn)階梯水價
電子水表內(nèi)部帶有萬年歷,可存儲過去18個月的用水?dāng)?shù)據(jù),可實現(xiàn)階梯水價及歷史數(shù)據(jù)分析。采用數(shù)據(jù)雙備份雙保險技術(shù),即使電子水表損壞,數(shù)據(jù)在存儲器里仍可存儲10年以上,確保數(shù)據(jù)萬無一失,并可通過專用設(shè)備讀出,可解決自來水公司與用戶關(guān)于用水與收費(fèi)的糾紛。
7、閥門可定期自動防銹
光電直讀表大多依靠M-BUS總線上的供電實現(xiàn)控閥,而M-BUS總線平時處于停電狀態(tài),因此閥門長年累月處于靜止?fàn)顟B(tài),會出現(xiàn)銹死現(xiàn)象。
新天電子遠(yuǎn)傳水表采用電荷泵技術(shù),把電池多余的電量儲存起來用于驅(qū)動閥門定時開關(guān),有效防止閥門銹死。

原理示意圖
8、泡在水中可工作
新天電子遠(yuǎn)傳水表的控制電路全部采用環(huán)氧樹脂灌封,無任何外漏線頭和接插件;電池采用硅膠密封;閥門電機(jī)、齒輪箱采用塑殼密封、顯示屏采用透明密封,防水、防潮問題徹底解決,甚至浸泡在水中也可正常工作。
9、先進(jìn)的抄表系統(tǒng)
新天電子遠(yuǎn)傳水表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)以多項專利技術(shù)為基礎(chǔ),各個采集設(shè)備之間采取自動路由的方式互相中繼,將數(shù)據(jù)傳遞給集中器,每個小區(qū)僅需一個集中器一張手機(jī)卡,就可以抄取多達(dá)25萬塊表,運(yùn)營成本較低。
10、其他核心技術(shù)
懸浮球閥技術(shù) 、電子式閥門到位檢測技術(shù) 、數(shù)據(jù)自動糾錯技術(shù)、 開路斷路攻擊或表損壞自動診斷技術(shù)等300余項專利及軟件著作權(quán),確立了新天科技在智能水表領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。新天的電子水表自問世以來,已大量出口國外,同時也大量在國內(nèi)客戶使用,獲得了客戶的好評。15年的技術(shù)積淀,使新天在科技上處于領(lǐng)先的地位。
三、結(jié)論
先進(jìn)代替落后,新生戰(zhàn)勝腐朽是不可抗拒的歷史發(fā)展規(guī)律。機(jī)械式水表及光電直讀水表正在走進(jìn)歷史,電子水表的美好時代己經(jīng)開始。