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计量领域的先进技术代表——电子远传水表

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-12  来源:新天科技股份有限公司  作者:潘明辉  浏览次数:1324

导读
随着电子信息技术及网络技术的持续创新和不断发展,计量技术开始向智能化、数字化和网络化方向迈进,电子智能仪表开始渐渐替代机械式仪表。如,电能表从90年代就已完成了由电子式电能表取代机械式电能表,热能表也已经全部为电子式计量仪表,高精度的水计量仪表也由电子式取代了机械式。
电子式计量仪表取代机械式计量仪表己经成为计量领域的发展趋势。电子水表以及基于此基础上的电子直读式智能水表及远程抄表系统正是这样的背景下的先进技术的代表。
传统的机械水表,包括干式水表、湿式水表,以及在此基础上生成的光电直读水表,其基表部分均由叶轮带动齿轮箱,由齿轮箱带动机械式计数器。电子水表仅保留叶轮部分,通过无线数码侦探技术,侦听叶轮的转动,其计数、数据存贮、误差修正、液晶显示、信号输出均由电子信息技术实现。
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一、电子水表的技术优势
1、线性误差好,计量精度高
传统的机械水表机构复杂,阻力大,启动慢,误差线性差,尤其小流量情况下误差更大,会给水司造成极大的经济损失。比如在Q3=3500升每小时的水流下,水表的转速假定为350000转每小时,而在Q1=35升每小时的水流下,水表的转速却大约是3300转每小时而不是按比例的3500转每小时。
电子水表只有一个单叶轮,传动机构少,阻力小,启动灵敏度只有每小时6升,且采用了数字修正技术,准确度比传统水表有明显优势。比如在每小时35升的水流下,即使采样到的转速是3300转,那么电子表中的CPU乘以系数1.0606进行修正,显示和输出的脉冲数正好为3500转每小时,线性理论误差为0.
因此传统的机械水表普遍量程比为R80,而电子水表量程可做到R160,计量精度更高。
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2、抗干扰能力强
 
 
 
 
 
 
 
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机械水表误差曲线图
 
 
 
 
 
 
 
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机械水表水流速度、理想转速、实际转速误差
电子水表在叶轮转盘的一半镶嵌一个不锈钢金属片,水表的外部有一个电感。MCU向电感发送正弦波,平时正弦波无衰减自由振荡,当不锈钢金属片转动到电感下方时,由于金属片对波的吸收,正旋波开始快速衰减,MCU通过内部的电压/数字转换器,判断出叶轮的运转。新天科技早在2004年就获得了这项技术的第一个专利,此后数年来一直进行该项技术的研究。 采用此项技术,外界的强磁场、脉冲群、高电压都不能对水表产生任何的干扰和破坏。
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电子水表结构剖面图
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电子水表水流速度、理想转速、实际转速误差
2、抗干扰能力强
电子水表在叶轮转盘的一半镶嵌一个不锈钢金属片,水表的外部有一个电感。MCU向电感发送正弦波,平时正弦波无衰减自由振荡,当不锈钢金属片转动到电感下方时,由于金属片对波的吸收,正旋波开始快速衰减,MCU通过内部的电压/数字转换器,判断出叶轮的运转。
新天科技早在2004年就获得了这项技术的专利,此后数年来一直进行该项技术的研究。 采用此项技术,外界的强磁场、脉冲群、高电压都不能对水表产生任何的干扰和破坏。
 
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示意图
3、抄表准确率高
光电直读水表内置40个发射接收管,只要一个损坏,产品就会出现故障,故障率偏高。再者,由于外界光线的干扰、散射、气泡的影响,也会导致产品故障。因此,光电直读水表的抄收正确率在98%左右。
电子水表直接从叶轮采样计数,采集分辨率低至0.01升,数据直接送MCU中,再由MCU进行电子芯片存储、输出和送液晶显示,不存在机电转换误差和传输误差,保证了抄收准确率达100%。
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光电直读水表字轮结构示意图
 
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电子水表叶轮、采样、存储、液晶显示原理图
4、周期轮检便捷
传统的机械式水表,在误差校验时需拆下字轮调节误差。在6年后的轮检轮换中需要将表拆下来通过人工调校,甚至需要更换机械字轮,费时费力费钱,为自来水公司增加不小的负担。
电子水表通过下载参数进行检定,不需要拆下字轮调节误差。在6年后的轮检轮换中不需要打开基表和更换部件,只需要通过远传线或者红外端口下载误差修正系数即可,为自来水公司节约大量人力物力和财力。
新天电子水表具有数字归零功能,可使电子式智能水表被更换时,通过下载命令使数据归零,为维修和更换带来便捷。
5、电池使用寿命长
光电直读水表的光管管、电子器件随着时间的推移而老化和衰减,其设计寿命和使用寿命是10年以上。
新天电子水表采用超低功耗纳瓦技术的单片机,功耗只有5微安。同时采用广泛应用于军事和安全行业的能量型、碳包结构的锂亚硫酸氯电池,电池的自身寿命和电子元器件的寿命一样也是10年以上。再加上电子远传水表供电采用通讯线和电池双供技术,平时优先使用通讯线供电,电池的问题不再成为问题。
6、轻松实现阶梯水价
电子水表内部带有万年历,可存储过去18个月的用水数据,可实现阶梯水价及历史数据分析。采用数据双备份双保险技术,即使电子水表损坏,数据在存储器里仍可存储10年以上,确保数据万无一失,并可通过专用设备读出,可解决自来水公司与用户关于用水与收费的纠纷。
7、阀门可定期自动防锈
    光电直读表大多依靠M-BUS总线上的供电实现控阀,而M-BUS总线平时处于停电状态,因此阀门长年累月处于静止状态,会出现锈死现象。
新天电子远传水表采用电荷泵技术,把电池多余的电量储存起来用于驱动阀门定时开关,有效防止阀门锈死。
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原理示意图
8、泡在水中可工作
新天电子远传水表的控制电路全部采用环氧树脂灌封,无任何外漏线头和接插件;电池采用硅胶密封;阀门电机、齿轮箱采用塑壳密封、显示屏采用透明密封,防水、防潮问题彻底解决,甚至浸泡在水中也可正常工作。
9、先进的抄表系统 
新天电子远传水表远传系统以多项专利技术为基础,各个采集设备之间采取自动路由的方式互相中继,将数据传递给集中器,每个小区仅需一个集中器一张手机卡,就可以抄取多达25万块表,运营成本较低。
10、其他核心技术
悬浮球阀技术 、电子式阀门到位检测技术 、数据自动纠错技术、 开路断路攻击或表损坏自动诊断技术等300余项专利及软件著作权,确立了新天科技在智能水表领域的领先地位。新天的电子水表自问世以来,已大量出口国外,同时也大量在国内客户使用,获得了客户的好评。15年的技术积淀,使新天在科技上处于领先的地位。
三、结论
先进代替落后,新生战胜腐朽是不可抗拒的历史发展规律。机械式水表及光电直读水表正在走进历史,电子水表的美好时代己经开始。
 
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