浅谈预付费超声波水表结构设计

惠云涛

（上海水表厂，上海 200000）

预付费超声波水表在用水管理中的应用越来越广泛，有效解决了传统机械水表检测可靠性差、使用寿命短等问题，受到了广大用户的一致好评和欢迎，在市场销售中所占份额不断扩大，有着良好的发展前景。为进一步推广预付费超声波水表，提高其市场销售量，便需要从水表结构设计方面考虑，采取有效对策对其进行优化处理，方便仪表的安装和使用，充分发挥其应用价值和优势。这是推动预付费超声波水表发展过程中必须重视并思考的问题。

1 预付费超声波水表简要介绍

预付费超声波水表是以超声波检测方法为核心思想，结合现代微电子技术、传感技术、智能IC卡技术等先进技术所研发出的一种新型水表，通过它可以时刻了解到用户的实际用水情况，同时还能进行交易结算，自动化程度较高。利用预付费超声波水表可对供水管道中的水流量进行计量，产品符合GB/T 778—2007和CJ/T 133—2012产品标准，常见形式包括接触式和非接触式两种，逻辑加密卡和CPU卡均属于接触式预付费超声波水表，而射频卡则属于非接触式预付费超声波水表。

相较于传统机械水表，预付费超声波水表做到了先付费再供水，既能够加强用水控制，又不需入户抄表，对于用户用水及供水管理都是极为方便的，是用水计量管理的重要发展方向和研究热点。

2 预付费超声波水表功能分析

利用超声波检测方法，采用预付费形式所设计出的新型水表主要具备以下功能特点：①预付费功能。用户及供水公司可通过智能IC卡进行缴费和充值，用水时金额自动核减，达到用户缴费金额时自动关阀。②查询功能。用水量、剩余金额等数据都可以在液晶显示屏上显示出来，方便用户查询。③一表一卡功能。每个智能IC卡都对应唯一的水表，水表只能识别一个IC卡。④防止水量囤积功能。水表可设定限购水量和最高用水量，超过限额时将无法成功充值，可根据水价变化调整水表。⑤补卡功能。当智能IC卡遗失后，用户可到供水公司补卡。⑥阀门异常计量功能。如果发生故障而不能关断，产生“透支”水量，控制器将自动记录“透支”水量，并在下次充值时，将透支水量返写到用户购水卡上自动扣除。⑦定期开、关阀功能。水表到规定设定时间会自动开关阀一次，这样既可以达到球阀除垢功能，也可以达到电池放电功能。

3 预付费超声波水表结构设计

在了解预付费超声波水表各项功能后，应以确保其功能有效发挥为前提，对水表结构进行优化设计，具体需从以下几方面考虑分析。

3.1 仪表组成

设计仪表结构之前，需了解其基本组成情况。预付费超声波水表属于一种智能型预付费计量仪器，控制阀和智能IC卡是其主要组成装置，整个仪表由控制阀、流量传感器、读卡装置、计算器等几部分构成，不仅能够准确计量用水情况，还能够实现预付费，用户可先缴纳一定的水费，提前购买对应数量的用水，供水公司根据用户缴费，在智能IC卡中输入所购买的具体水量。用户以此作为依据，在仪表中输入智能IC卡上显示的数据后，当有用水需求时，仪表控制阀便会自动打开供水。当用户缴费所对应的水量用完后，仪表控制阀会自动关闭停止供水，改变了传统用水缴费模式，既能够省去入户抄表作业环节，又能够避免收费纠纷问题的发生。

3.2 外形设计

普通水表一般都选用旋翼式基表，整个外形结构尺寸较大且不规则，不仅会占据较大空间，而且还不易安装。在设计预付费超声波水表时，为改善这种问题，可以采用超声波基表外形，不仅结构更加简单、轻巧，整体形状为直管，安装更加方便，能够满足水平、竖直、倾斜等不同安装需求，还可以在进水管或者回水管中进行安装。另外，由于超声波基表的直管内没有叶轮部件，运行过程中不会出现磨损现象，可长期投入使用。在设计仪表电子单元时，没有沿用传统的方块结构外形，而是将两端设计为圆弧形状，圆滑的曲线让仪表结构更加小巧、轻便，不容易发生碰撞磨损问题，并且采用一体化设计方式，将电池盒与IC卡扣进行有效结合，保证了预付费超声波水表整体外形的美观性，方便了仪表操作。同时，在电池盒下方设置有显示屏，既能够显示具体用水量，又能够提高其安全性。

3.3 外电池供电

预付费超声波水表运行时，需要电池提供电能，控制阀开关才会起作用，所以在结构设计环节，一般在内部设置电池。普通预付费水表通常用锂电池供电，这种电池安装在仪表内部，如果电池电量较低，则无法满足控制阀用电需求，会出现自动关闭动作，对用户正常用水造成影响。此时，供水公司应及时更换新的锂电池，确保电能正常供应，保证控制阀处于良好的工作状态。但是锂电池是安装在仪表内部的，更换时极不方便，还需要等待供水公司专业人员进行拆卸处理，容易出现更换不及时问题，难以保证供水的可靠性。此次设计时，采用外电池供电方式，用普通电池取代内置锂电池，放置到电池盒中，向控制阀提供电能。当电池电量较低时，用户可自行打开电池盒，更换旧电池后便可保证控制阀正常动作，不需要等待供水公司的专业人员，为用户和供水公司带来了极大便利，简单易操作，更换电池时可以不用再拆卸仪表，能够在最短时间内解决仪表电池电量过低问题，保证用户用水的可靠性。

3.4 独立电池盒组件

仪表供电电池是安装在电池盒中的，设计时采用独立结构，并且能够自由旋转，最大旋转角度为90°。电池盒组件主要由3部分组成，包括电池盒、电池盒盖、电池盖，使用螺钉将电池盒与电池盒盖连接固定在一起，使用卡扣将电池盖卡在电池盒盖上，使三者形成一个整体结构。电池盒组件旋转时，绕着旋转轴呈90°转动，可方便电池的更换，在电池盒组件的上方表壳表面设置有轴孔，用于安装旋转轴，进而赋予其旋转功能。当仪表有更换电池的需要时，只需旋转电池盒组件，使其呈最大角度打开，然后将电池盒打开，去除旧电池并更换同种型号的新电池，再通过旋转使电池盒复位，即可完成电池的更换。整个过程操作简单，不需要任何专业技巧，对于用户的使用来讲是极为方便的，只需了解电池盒组件所在位置及旋转功能即可，并且电池盒盖安装在下方，电池盒组件不会出现内部进水现象，对电池起到了有效的保护作用。

3.5 内置液晶显示

对于预付费超声波水表来讲，用水量数据是在显示屏上显示出来的，这就需要安装液晶显示屏。在仪表结构设计环节，为保证整体结构的完整性和美观性，采用内置方式，在电池盒组件下方安装显示屏。这种设计方式，在观察数据时是比较方便的，既能够充分发挥仪表的显示功能，又能够方便用户及供水公司获取相关准确数据，同时还能够有效保护液晶显示屏，确保其良好的工作性能，延长仪表的使用寿命。

4 结束语

预付费超声波水表与传统机械水表相比，不仅提高了用水计量的精准度，还可以先买水后用水，并且不需要入户抄表，方便了用户使用及供水公司管理，体现出了多方面的应用优势，在仪表市场上广受欢迎。而通过对预付费超声波水表结构进行优化设计，使其外形更加简洁、电池更换更加方便、可旋转独立电池盒组件、液晶显示屏更加灵活，可以在保证仪表各项功能正常发挥的前提下，提高其整体结构的优良性及产品外观的美观性，对预付费超声波水表的推广应用起到了促进作用。