寧波水表股份有限公司 李志明
[摘要]本文簡(jiǎn)述了遠(yuǎn)傳水表及抄表系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，提出了抄表系統(tǒng)發(fā)展方向，并對(duì)直讀式電子遠(yuǎn)傳水表存在的問題進(jìn)行了剖析。
[關(guān)鍵詞] 電子遠(yuǎn)傳水表，集中抄表系統(tǒng)，分線制集中抄表，總線制集中抄表，直讀式
一、前言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民生活水平的提高，智能化小區(qū)的建設(shè)，水表集中抄表系統(tǒng)已逐漸被自來水公司和房產(chǎn)公司所接受。水表集中抄表系統(tǒng)從90年代初開始逢勃發(fā)展，但由于種種因素，絕大多數(shù)集中抄表系統(tǒng)卻未能正常運(yùn)行，有的拆除轉(zhuǎn)為人工抄表，有的靠耗費(fèi)大量的人力財(cái)力去維持。到了本世紀(jì)很多自來水公司由于對(duì)集中抄表系統(tǒng)產(chǎn)品的擔(dān)心而對(duì)集中抄表系統(tǒng)采取了觀望的態(tài)度，如果這種情況不能得到有效改變，集中抄表行業(yè)必將受到嚴(yán)重影響，其負(fù)面影響將波及到房地產(chǎn)行業(yè)、自來水等專業(yè)公司、智能化產(chǎn)業(yè)以及廣大居民的日常生活。
二、集中抄表系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用
1、分線制集中抄表系統(tǒng)
由采集器定時(shí)順序采集來自多路分線連接的脈沖發(fā)訊水表信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)累計(jì)，存儲(chǔ)。各采集器之間采用總線連接，最后連接至計(jì)算機(jī)。其典型特點(diǎn)是各水表通過分戶線連接至采集器位置，數(shù)據(jù)采集、累計(jì)、存儲(chǔ)工作全由采集器處理。
分線制集中抄表模式單純從技術(shù)上講較成熟，也節(jié)約成本（多表共享一個(gè)采集器），但從實(shí)際情況看：分線制集中抄表模式存在如下缺點(diǎn)：
1)容易受外界干擾，引起電子讀數(shù)與機(jī)械讀數(shù)不一致；。
2)系統(tǒng)工程量大，錯(cuò)綜復(fù)雜的線路更使維護(hù)工作困難重重；
3)初始化及維護(hù)工作量大，需專業(yè)人員調(diào)試系統(tǒng)并定期巡視維護(hù)；
4)需要不間斷的電源供電，采集系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能消耗，維持費(fèi)用可觀。
由于分線制集中抄表系統(tǒng)存在諸多的不足之處，制約了抄表行業(yè)的發(fā)展，因此廠家研發(fā)了總線制集中抄表系統(tǒng)。
2、總線制集中抄表系統(tǒng)
采集計(jì)數(shù)工作單元均裝配在水表內(nèi)并密封，水表的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、等基礎(chǔ)工作全由水表里的電子模完成，采集器不參與底層數(shù)據(jù)采集，僅進(jìn)行通訊聯(lián)系，消除了外界因素對(duì)計(jì)量的影響。另外因電子遠(yuǎn)傳水表引出的總線通、斷不影響單表數(shù)據(jù)采集和保存，也不影響其它水表數(shù)據(jù)的讀出，即使本次讀數(shù)時(shí)該表總線出現(xiàn)故障，只需重新掛接好總線，無需重新置數(shù)，水表的真實(shí)讀數(shù)仍可繼續(xù)讀出，其安全性、穩(wěn)定性是比較可靠的。
由于各種輸出的水表只需掛接，可以減少分線制抄表方式大量煩瑣的布線、系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)以及后期使用過程中線路、系統(tǒng)維護(hù)等繁重勞動(dòng)強(qiáng)度，也方便高層次設(shè)計(jì)如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、與其他系統(tǒng)（如安防、照明、空調(diào)、消防）共享開放式網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而為用戶提供完善、綜合的配套服務(wù)。
因此，在目前無線抄表不成熟情況下，總線制集中抄表形式是有線抄表的發(fā)展方向。
三、電子遠(yuǎn)傳水表的發(fā)展應(yīng)用
機(jī)械水表的讀數(shù)要轉(zhuǎn)化為電子讀數(shù)，必須進(jìn)行數(shù)字化。遠(yuǎn)傳水表是整個(gè)抄表系統(tǒng)的最根本、最關(guān)鍵的組成部份。作為一種計(jì)量器具，關(guān)系到收費(fèi)，所以要求表具的數(shù)字化必須準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。從目前應(yīng)用看分為以下兩種數(shù)字化方法，這兩種方法又可根據(jù)傳感器的不同分為不同的情況。
1、脈沖式電子遠(yuǎn)傳水表
遠(yuǎn)傳表具不斷的發(fā)出脈沖信號(hào)，然后用采集模塊對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集、累加、存儲(chǔ)和傳送，這類表具統(tǒng)稱為脈沖式電子遠(yuǎn)傳水表。產(chǎn)生脈沖的傳感器可分為：霍爾元件型、干簧管型、韋根元件型、光電轉(zhuǎn)換型等。其基本工作原理：利用磁感應(yīng)或光電效應(yīng)原理產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
脈沖數(shù)量的準(zhǔn)確度決定系統(tǒng)的計(jì)量精確度。從實(shí)踐使用看，脈沖電子遠(yuǎn)傳水表存在很大的不足：1）外界存在電磁場(chǎng)，脈沖容易受外界干擾，導(dǎo)致脈沖漏記或多記；2）水管中水錘現(xiàn)象和機(jī)械振動(dòng)也會(huì)引起脈沖誤記；3）管道安裝不好會(huì)導(dǎo)致水表不用水自走或倒走，引起脈沖誤發(fā)；4）需要不間斷的電源供應(yīng)，一般需在表具中安裝電池。
脈沖電子遠(yuǎn)傳水表存在的以上缺陷，極大地阻礙了自動(dòng)抄表系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段。
2、直讀式電子遠(yuǎn)傳水表
針對(duì)脈沖式發(fā)訊水表需累計(jì)暫存數(shù)據(jù)的不足之處，從本世紀(jì)發(fā)展了一種革命性的采樣新技術(shù)——“直讀編碼式”采樣技術(shù)。它的功能原理如下：在水表內(nèi)部的每個(gè)字輪一側(cè)都設(shè)有若干組傳感和感應(yīng)裝置，而每個(gè)字輪側(cè)面按一定的算法進(jìn)行反光和吸光或開槽處理，通過判斷各組感應(yīng)裝置的對(duì)應(yīng)狀態(tài)形成的一組二進(jìn)制編碼經(jīng)單片機(jī)譯碼來確定字輪的位置，從字輪的位置再確定字輪上方所印刷的數(shù)字。多個(gè)字輪的數(shù)字經(jīng)過模糊識(shí)別算法組合成表具的示數(shù)，從而得出整個(gè)字輪的數(shù)據(jù)。讀出的數(shù)據(jù)不需存儲(chǔ)，只需經(jīng)水表總線向上傳輸。由于采樣不是采集脈沖信號(hào)而是識(shí)別字輪的位置，而字輪位置的識(shí)別是不需記憶的，也不需累計(jì)，所以它平時(shí)不需要供電，當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候才通電。這樣完全避免了外界的電干擾，也不用擔(dān)心停電丟失數(shù)據(jù)。同時(shí)由于是識(shí)別字輪的位置，所以即使水表倒走，也能準(zhǔn)確識(shí)別保證機(jī)械讀數(shù)與電子讀數(shù)相同。
根據(jù)采樣傳感器的不同又可分為：a)光電編碼直讀式電子遠(yuǎn)傳水表：利用光電管不同的位置形成不同編碼，再將不同的編碼轉(zhuǎn)化為字輪上的數(shù)字。包含對(duì)射式和反射式。b)電阻編碼直讀式電子遠(yuǎn)傳水表：利用不同的電阻值表明字輪的不同位置，再將電阻值轉(zhuǎn)化為字輪上的數(shù)字。c)數(shù)碼攝像直讀式電子遠(yuǎn)傳水表：利用數(shù)碼攝像鏡頭對(duì)機(jī)械水表的字輪拍照，再將圖片中的水表字輪讀數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字。
直讀式電子遠(yuǎn)傳水表的優(yōu)點(diǎn)：1）平時(shí)不用電源供應(yīng)，只需在抄表時(shí)供電，解決了外界的干擾，節(jié)約了能源；2）采用識(shí)別字輪位置的方法，不受水表倒走和機(jī)械振動(dòng)的影響，保證了電子讀數(shù)與機(jī)械讀數(shù)一致性；3）由于沒有采用磁性方法，不受外界磁干擾。
缺點(diǎn)：1）加工裝配工藝要求較高；2）在濕式水表上運(yùn)用防水處理在機(jī)械設(shè)計(jì)和密封處理較為復(fù)雜；3）位置識(shí)別的算法較不易掌握。
四、電子遠(yuǎn)傳水表和集中抄表系統(tǒng)的發(fā)展方向
一個(gè)好的自動(dòng)抄表系統(tǒng)取決于1）表具數(shù)據(jù)采樣和對(duì)外傳送是否準(zhǔn)確可靠；2）網(wǎng)絡(luò)通訊是否穩(wěn)定可靠，只有同時(shí)滿足這兩點(diǎn)才是一個(gè)好的系統(tǒng)。通過以上分析，直讀式電子遠(yuǎn)傳水表及總線制集中抄表系統(tǒng)應(yīng)是抄表行業(yè)的發(fā)展方向。
由于直讀式采樣方法能較好克服其它采樣方式的缺陷，經(jīng)過行業(yè)近幾年來的大力宣傳和推廣，直讀式集中抄表系統(tǒng)已被大多數(shù)用戶接受?，F(xiàn)全國(guó)已有較多廠家已開發(fā)或正在開發(fā)直讀式集中抄表系統(tǒng)，眾多廠家的技術(shù)研發(fā)水平和資金實(shí)力差異較大，而直讀編碼采樣技術(shù)不是很容易能掌握的技術(shù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)較多的問題，從實(shí)踐使用效果看，存在著以下幾個(gè)問題：1）機(jī)械讀數(shù)與電子讀數(shù)不一致；2）系統(tǒng)抄讀不穩(wěn)定；3）讀數(shù)抄不上。由于廠家直讀編碼技術(shù)或加工裝配工藝不過關(guān)導(dǎo)致在識(shí)別上存在進(jìn)位盲區(qū)和讀數(shù)死區(qū)，如在9到10時(shí)會(huì)讀成19或0，把3讀成其它數(shù)字等現(xiàn)象，同時(shí)廠家又沒有有效的出廠檢測(cè)裝備和方法，當(dāng)這些產(chǎn)品在用戶中使用時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)問題，而直讀式一旦出現(xiàn)讀錯(cuò)將無法修正同時(shí)以后還會(huì)反復(fù)出現(xiàn)。通訊不穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)在線路設(shè)計(jì)上加強(qiáng)防雷、抗干擾設(shè)計(jì)。這些問題如不能及時(shí)解決，必將影響用戶使用抄表系統(tǒng)的信心，擾亂剛興起的直讀抄表市場(chǎng)。針對(duì)這些問題，一方面廠家應(yīng)該提升技術(shù)解決，在生產(chǎn)中加強(qiáng)工藝把關(guān)，另一方面用戶應(yīng)找實(shí)力相對(duì)雄厚的廠家避免產(chǎn)生質(zhì)量問題。
直讀式抄表技術(shù)是一門新興的技術(shù)，理論和實(shí)驗(yàn)都證實(shí)是最理想的采樣技術(shù)，目前出現(xiàn)的這些問題雖然比較小，但應(yīng)引起生產(chǎn)廠家的關(guān)注，徹底解決問題增強(qiáng)用戶的信心，推動(dòng)抄表系統(tǒng)的發(fā)展。
五、集中抄表系統(tǒng)是未來發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)信息化要求的提高，智能住宅將逐漸在全國(guó)范圍內(nèi)得到推廣，智能化居住區(qū)的主要功能應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在快捷、高效、安全和方便上，智能樓宇控制系統(tǒng)中的智能抄表系統(tǒng)是智能建筑優(yōu)點(diǎn)的充分體現(xiàn)。因此需要各水表廠家和系統(tǒng)廠商一起為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為抄表行業(yè)的良性發(fā)展努力，抄表行業(yè)的春天一定會(huì)來臨。
參考文獻(xiàn)
[1]董健，常正躍，智能水表及集中抄表的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，中國(guó)住宅設(shè)施，2003，1。
[2]邵如平，陸偉良，周峰，淺議三表自動(dòng)抄表系統(tǒng)技術(shù)分析及其改進(jìn)，中國(guó)智能建筑專家網(wǎng)，城市·建筑智能系統(tǒng)，2002年第11期。
[3]李鐵，唐偉，住宅抄表收費(fèi)與管理自動(dòng)化系統(tǒng)，現(xiàn)代電子技術(shù)，2003 ，1 ：.96-97。
[4]劉志中，孫麗芳，董慶，住宅小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，電腦開發(fā)與應(yīng)用，2002 ，15(4)：8-10。
[5]楊宏業(yè)，張躍，呂芳，自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望，電測(cè)與集表，2001，38(8)：8-11，34
[6]蔣俊峰，自動(dòng)抄表技術(shù)的研究，電測(cè)與儀表，2003，40(10)：24，41-44
[7]張愷，李樣珍，張晶，郝為民，自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用模式的探討，電網(wǎng)技術(shù)，2001, 25(5), 41—45
[8]趙興勇，馬小月，張惠生，趙樹運(yùn)，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)研究，電力學(xué)報(bào)，2000, 15(I)，34-36
