水表抄表的现状及发展之我见

2016-08-11袁永聪

大科技 2016年13期

关键词：抄表水表脉冲

袁永聪

（广州市花都自来水有限公司 510800）

水表抄表的现状及发展之我见

袁永聪

（广州市花都自来水有限公司 510800）

本文通过对现在使用的智能水表及抄表方式的比较，认为光电直读远传水表及其远程抄表方式的应用是今后供水公司抄表的发展方向。

光电直读；远程抄表

随着人民生活水平的提高、住宅商品化的发展，居民住宅的质量和档次越来越高，住户对住宅环境、物业管理水平的要求也日益提高。

水表抄收由抄区域性总表改为一户一表，需抄表的数量就呈几何数增加，工作量大增，抄表收费难成了供水公司经营管理上的问题。其原因主要有以下几点：

（1）现行抄表收费大多是人工抄表，误差大。

（2）人工抄表耗费大量的人力、物力。由于楼层越来越高，抄表劳动强度加大，抄表效率低。

（3）我国水资源日益紧张，阶梯收费势在必行，而能在特定的时间段内准确的将全部水表的数据超收上来是顺利实行阶梯收费的必要条件。

（4）传统的维护是用户打电话后由维修中心安排人员检修，故障往往得不到及时、有效地排除。采用智能水表抄表系统，可以主动及时地发现故障，从而及时进行处理。通过对水表数据进行长期的跟踪汇总，还能够有效的对偷漏水等行为进行监控和管理。

为此水行业出现了各种新的技术和解决办法。按抄表的型式不同又可以分为脉冲式远传集抄系统、直读式（含摄像、光电转换）远程集抄系统。

1 脉冲表及抄表系统

脉冲表的基本工作原理：是利用电子技术和传感技术，对传统的表具加以改造，在原有表具的转轮上加装磁、光等发射设备，同时在表具支架上安装相应的感应设备，每当转轮转动一定的角度，感应设备便产生一个感应脉冲，经过外围电路转变为合乎要求的电脉信号，驱动计数电路进行计数动作。抄表时，由计数器累加值通过一定的分辨率（计量当量）计算便可以得到表具转过的相对值。是一种既能直观显示使用量，同时又产生计量脉冲信号的计量表具。

脉冲式远传水表是目前国内用得最早、也是用得最为普及、问题出的最多的远传水表，在住宅耗能自动抄收系统中，各种用户耗能数据的采集以及数据信号的各种转换均由所谓远传表具完成，它们都是在普通耗能表的基础上加装脉冲计数及数据传输模块得到的。从脉冲表具计数器的技术原理和实现方式来看，它存在以下几个方面问题：其中的技术因素产生出以下难以避免的问题：

（1）系统必须每日24h供电。这样，不仅对供电要求极高，耗电量也相对较大，而且设备24h工作，对表具各器件要求高，严重影响了使用寿命。

（2）脉冲累计换算的关键在于脉冲数是否累计准确。脉冲计量要求所有部件必须“始终如一”地可靠、有效地记录脉冲事件，既不能漏记每一次脉冲也不能误动作伪计数。在长期的工作中，脉冲从产生到统计过程中受到干扰的因素太多，现有技术和实际环境无法保证其统计准确。如钢簧管的抖动，外界强电磁场、机械振动、人为断掉采集器电源等方式破坏水表计数等因素均会使计数电路误计或漏计脉冲而产生错误。其问题集中表现在累计数据与表计窗口值不一致，造成用户交费时纠纷。

2 直读式智能远传水表及抄表系统

现行的直读式远传表有以下几种：

2.1 译码总线式

将水表齿轮上发讯器的电脉冲累计转换成数字信息，保存在水表内置芯片中，由于内置于水表中的锂电池供电的存取芯片容易因电池电压不足或外界电磁干扰而造成数据错乱、丢失并且无法自我校正，更甚者，如锂电池泄漏后果堪忧。只能是脉冲表的另一种表现形式，可称之为“伪直读表”。

2.2 摄像式

基表外置微型摄像头，抄表时直接摄取字轮数字图像与软件中保存的数字图象进行比对来判读。存在问题如下：

（1）图象处理时数据量很大，增加了单表抄表的时间；

（2）同一数据会因图象摄取时字轮停留的位置稍有不同而影响比对、判读的准确性。

2.3 变阻式

在计数器的字轮一侧装有一个带缺口的金属圆环，由弹片上的两个固定触点滑接圆环上的锯齿，导出两齿间的电阻值，随字轮的转动而输出不同的电阻值，软件给不同的电阻值赋予不同的数字而成为直读。其存在问题如下：

（1）由于设计上圆环有断口，产生盲点无法判断；

（2）最为严重的是，由于是摩擦式接触，增加了字轮转动的阻力，影响到水表的灵敏度及计量精度。有的厂家研制了多年，也只能应用于个位与十位，后面位数的判读还是依靠系统软件来完成，也不是真正的直读表。

2.4 光电转换式

在抄表时将水表字轮在示值窗口显示的数值通过光电转换而生成数码传到系统计算机，经抄表软件处理后显示与基表示窗口值相同的数字。实现的方法分反射式和透射式两种：

2.4.1 反射式

由安装在一定位置上的多组（5组以上，含5组）红外收、发二级管感应字轮上的反光材料反射回来的红外光而引起的电平变化组成一组多位数码来判读，经译码后，在抄表界面上显示与水表窗口值相同的数字。其问题有：

（1）受反光材料的影响两种反光材料间会出现模糊区判读时出误差。

（2）反光材料受时间和环境的影响反光效果而减弱，致使判读因难（一般使用两年后就有10%的表需要更换）。

2.4.2 透射式

透射式光电转换直读水表，读取抄表瞬间计数器字轮位置状态，采用光电编码原理，将每个字轮作为一个码盘，由五个红外光敏管感应字轮上的透光槽射过来的红外光而引起的电平变化组成一组五位数码，远传至系统计算机译码后在抄表界面上显示与基表窗口示值相同的数字。字轮上的数字都有一组对应的、唯一的五位数。

图1

其优点：

（1）透射式光电转换，直接可靠，不受时间和环境影响而出现判读困难和误码。直接读取表具的窗口值，不需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，系统数据与基表数据完全一样，真正达到零误差实时抄表。

（2）直读表具电子部分与表具内的计数器等装置没有机械接触，不影响计量精度。

（3）平时无需供电，只需在抄表瞬间供电，故障率和功耗低，使用寿命长。

（4）外界磁场和回流的影响，平时处于不工作状态，不受系统是否发生过断电、故障或干扰的影响。

（5）实读字轮数字，只要机械计数存在，排除故障后就能准确无误地读出表具视窗中的数据。

透射式直读表的读数准确，非抄表时不需供电的特点的基础上，相应的抄表系统组成就具有很大的优点和灵活性。

透射式直读表可以组成以下种类的抄表系统：

（1）有线远程自动抄表管理系统

由中心管理计算机、数据集中器、光电直读智能表、远程通讯模块等硬件设备以及抄表管理系统软件组成的分布式网络系统。采集设备有多种接口，可实现多种抄表方案（有线抄表方案——RS485/M-BUS、TTL、PDA现场抄表，无线传输方案——GPRS/CDMA）组合，全方位地满足不同用户的需求，如图2所示。

图2

（2）无线网络直读水表集抄管理系统

当现场铺设专线有困难或根本不允许铺设专线时，采用无线收发通讯技术，由无线数据集中器采集各无线水表的数据。

①采用无线单发直读表组网：采用低功耗的发射模块，采取单发形式，4h发一次，每天六次，每次为两组重复的数据；达到延长内置电池的使用年限，使其能可靠工作六年。无线接收集中器24h不间断接收无线直读表发来的数据，最多可接收4000个基表发来的数据。

②采用双向无线直读表组网：采用无线双向发射数据传输通讯方式，装有低功耗双向无线发射模块，平时处于监听状态，当接收到无线数据集中器的抄表或阀控指令后，实施抄表并发送的带校验码的实时抄表数据，供无线数据集中器接收；或实施内置电控阀门的开、关动作。

图3

采用无线系统，现场施工简便，施工时间短，工程造价低，适用于旧区改造。无线区域数据集中器安装时采取蜂窝形式，务必覆盖区域内全部无线直读表。也有采用自组网方式，即无线水表的数据将由附近的无线水表逐个向下传递，直至中心接收装置，优点是无线水表的功率可做小，信号可多通道传递，但越靠近接收装置的无线表因需多次传递其它无线表的数据而电池消耗较外围表大得多，电池工作时间大大缩短。

（3）手机APP抄表系统

手机抄表软件是一款运行在Android系统上的抄表软件。具备通过手机蓝牙与采集器相连通信，进行扫描条码或二维码查看表档案，图像扫描识别表头抄表，数据采集集中抄表、补抄、异常数据分析等功能。

APP抄表管理员端特点：

①扫描条码或二维码识别表档案。

②扫描水表表头，图像识别水表读数，并拍照存储到本地或上传到主站服务器上。

③通过采集器模块单个或批量集中抄表。

④以楼栋为单位，施工方便，费用相对其他方案造价低。

⑤抄表灵活，抄表员只需带上手机和移动采集器到楼道口，就可完成整栋楼抄表，大大提高了抄表员工作效率，每个抄表员每天可抄表5000户以上。

⑥由于APP是运行在手机上的，因此抄表员不需要再携带便携式抄表机，同时也减少了购买便携式抄表机的成本。

APP用户端特点：

①扫一扫更快捷的获取自家的水表信息。

②足不出户，实现水表各种信息查询，业务办理，节省了用户办理业务的时间。

③减少了去营业厅办理业务的用户排队数量，对营业厅服务人员来说，工作量大大减少，工作效率大大提高。

（4）物联网远传水表系统

图4

物联网远传水表系统是通过GSM无线公网，为供水企业提供公用资源智能管控的系统解决方案，表具安装简单不用布线，即可实现在线监测、统计报表、智能收费等管理和服务功能。可以为供水企业提供完整的远程智能抄表解决方案，为其节能降耗、管理升级、实行阶梯式收费和实现智能化、现代化管理提供可靠的技术支撑，可很好地融入智慧城市建设并成为其不可或缺的重要组成部分。

发展趋势水表自动抄收系统的发展趋势根据建设部提出的小康型住宅小区规划要求，今后要对新建和改建的住宅统一规划，逐步实行水、电、水三表统一管理，实现计算机自动监测、计量、收费。随着行业技术标准的不断成熟规范、自动抄表系统将是楼宇智能化系统不可缺少的一部分，正在被越来越多的现代建筑所采用。