智能水表核心技術(shù)分析

摘 要：智能水表在我們的生活中發(fā)揮著重要的作用，本文主要從當(dāng)前智能水表的核心技術(shù)出發(fā)，分析智能水表的優(yōu)勢及在生活中發(fā)揮的重要作用。從采集數(shù)據(jù)、信號處理、通信技術(shù)以及流量處理技術(shù)等方面綜合探討當(dāng)前智能水表的核心技術(shù)，推動水表的智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能水表 核心技術(shù) 分析

中圖分類號：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0049-02

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及生產(chǎn)水平的提高，智能水表經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了較大的發(fā)展，在專業(yè)上培養(yǎng)了一批具有專業(yè)素質(zhì)的人才隊(duì)伍。在水表的研發(fā)上有了很大的突破，研發(fā)了一系列智能化的新型水表，在核心技術(shù)上也有了極大的提高，這在供水自動化及城市現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著重大的作用。智能水表是一種以微電子技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)、傳感技術(shù)等為基礎(chǔ)的新型設(shè)備。智能水表的出現(xiàn)極大便利了人們的生活，這也是現(xiàn)代化城市發(fā)展的必然趨勢。

1 采集數(shù)據(jù)的技術(shù)分析

采集數(shù)據(jù)是智能水表技術(shù)的額關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有對水表數(shù)據(jù)進(jìn)行了精確、科學(xué)的采集之后才有可能進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)顯示、分析統(tǒng)計等環(huán)節(jié)。采集數(shù)據(jù)主要是指水表利用一定的特定技術(shù)，用水過程中產(chǎn)生的用水量進(jìn)行統(tǒng)計，最后匯總到水表中進(jìn)行隨著水表技術(shù)的不斷完善，智能水表的數(shù)據(jù)采集能力也在不斷上升，當(dāng)前普遍采用的智能水表的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)主要包括以下幾種。

1.1 脈沖式的數(shù)據(jù)收集技術(shù)

脈沖式的數(shù)據(jù)收集方式是當(dāng)前使用比較普遍的一種數(shù)據(jù)收集技術(shù)，是一種比較簡潔、方便的數(shù)據(jù)收集方式。這樣的數(shù)據(jù)收集方式是通過把水表葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖換成用水?dāng)?shù)值來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樵诿}沖數(shù)據(jù)收集的過程中容易受到葉輪轉(zhuǎn)動時的抖動、電磁場以及其他人為因素的影響，所以在統(tǒng)計過程中必須采取必要的防干擾措施，較長使用的是雙傳感元件技術(shù)或者數(shù)字濾波的技術(shù)進(jìn)行防干擾。脈沖式數(shù)據(jù)收集技術(shù)雖然現(xiàn)在被普遍使用，但是在使用過程中還存在許多不足。具體說來主要是脈沖式的數(shù)據(jù)收集水表需要電池供電，上述干擾因素不容易消除，一旦電表斷電內(nèi)部數(shù)據(jù)就會清零重新開始計算，這在數(shù)據(jù)收集的精確性問題上還有待提高。脈沖式數(shù)據(jù)收集技術(shù)，如果能夠克服電池壽命，脈沖干擾等問題，在未來智能水表核心技術(shù)中將發(fā)揮極大的作用。

1.2 絕對編碼數(shù)據(jù)采集技術(shù)

絕對編碼是直讀式數(shù)據(jù)采集的一種方法，這種技術(shù)在智能表的數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展史上并不是非常長，但從發(fā)展速度上來看是非常迅速的。絕對編碼數(shù)據(jù)采集方式的工作原理主要是采用了光電等物理方式，通過一種專門性的傳感器和特殊的編碼計算方法進(jìn)行位置編碼。這種方式類似于我們通過肉眼觀察電表上顯示的用水?dāng)?shù)量，是一種比較直觀的數(shù)據(jù)收集方式。這種數(shù)據(jù)收集方式最大的優(yōu)勢在于表內(nèi)不需要電池供電，所以在表內(nèi)數(shù)據(jù)不會因?yàn)橥Ｖ构╇姸鴣G失，另外這種方式受到客觀條件的影響和干擾較少。但是在編碼技術(shù)和信號識別上的處理方式比較復(fù)雜，所以水表的成本相對而言較高。但總體上來看，絕對編碼數(shù)據(jù)采集方式是當(dāng)前普遍使用并且具有很好發(fā)展前景的一種數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

2 智能水表信號處理技術(shù)分析

智能水表的信號處理技術(shù)是指通過水表中的流量傳感器書櫥的測量信號，對用水量進(jìn)行測控及后續(xù)處理傳輸?shù)裙δ?。信號處理技術(shù)主要包括了對低頻、極低頻以及微弱信號的處理。這些信息處理技術(shù)在電表技術(shù)中是極為重要的，主要來說當(dāng)前普遍采用的是信號放大與整形技術(shù)、電源供電穩(wěn)定技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)等，這些技術(shù)在當(dāng)前的信號處理中是處于比較先進(jìn)地位的。當(dāng)前智能水表大致可以分為兩大類，一種是活塞式的流量傳感器，這是傳統(tǒng)的機(jī)械水表和智能電子裝置相結(jié)合的產(chǎn)品，這種智能水表在目前使用的較為普遍。另一種是采用現(xiàn)代流量計傳感和信號處理技術(shù)，這一類水表有流水表、電磁水表、超聲水表等。

使用傳統(tǒng)機(jī)械水表附上電子裝置的智能水表的信號處理技術(shù)通常是對脈沖信號及頻率信號的處理，因此在信號處理上主要是針對數(shù)字的處理，可以根據(jù)水表內(nèi)部的電子設(shè)備直接進(jìn)行數(shù)字信號的處理和計算，在這個過程中常常不需要模擬信號處理電路的第三方接入，因此在信號處理上顯得更加直接。而另一種智能電子水表，它的流量傳感器所輸出的信號是較微弱的低頻信號，脈沖微弱信號等為主，因此在處理上需要更加精確的處理方式，是對低頻信號的預(yù)處理，將這些微弱信號處理好之后再通過傳感器傳送給計算機(jī)，進(jìn)行后期的運(yùn)算和處理。

3 通信技術(shù)分析

智能水表能夠通過智能化的系統(tǒng)對水表進(jìn)行自動化的數(shù)據(jù)處理，自動抄表技術(shù)是計算機(jī)數(shù)據(jù)聽信，它是以智能水表的通信技術(shù)的為基礎(chǔ)的。當(dāng)前國內(nèi)外使用的通信技術(shù)主要是采用無線局域網(wǎng)、有線局域網(wǎng)以及人工輔助機(jī)器等，這些通信網(wǎng)絡(luò)是搭建智能水表通信功能的基礎(chǔ)。當(dāng)前普遍使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的無限局域網(wǎng)主要采用ZigBee等信息處理技術(shù)，外部網(wǎng)絡(luò)主要是采用PNSP等技術(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)的搭建是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能水表計算機(jī)信息處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

智能水表具有預(yù)付費(fèi)的功能，能夠通過專門性的數(shù)據(jù)交換卡將信息傳遞到卡式水表上，這需要在計算機(jī)的管理終端之間形成重要的鏈接紐帶。通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的重要基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)用戶和管理端口之間的信息交換。抄表通信技術(shù)是有一定的明文規(guī)定的，這樣才能實(shí)現(xiàn)對智能水表抄表過程的實(shí)時監(jiān)控和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，防止在抄表過程中出現(xiàn)少抄、漏抄等現(xiàn)象，所有的通信技術(shù)都必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

當(dāng)前基于ZIGBEE技術(shù)的通信處理系統(tǒng)是一種應(yīng)用比較廣泛的通信技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了人工抄表到科技抄表的轉(zhuǎn)變，能夠?qū)崿F(xiàn)居家水表的智能化。傳統(tǒng)的人工抄表中存在著工作量大，信息不準(zhǔn)確，人力資源浪費(fèi)的問題。遠(yuǎn)程抄表技術(shù)就是通過自動化的智能系統(tǒng)對水表數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，避免了傳統(tǒng)人工上門抄表的復(fù)雜化。采用通信技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表具有以下優(yōu)勢：（1）提高了抄表的工作效率，減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度；（2）隨時了解用戶的用水情況，對水表進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，便于對整體用水量進(jìn)行統(tǒng)計和計算。

4 流量處理技術(shù)

流量處理技術(shù)主要包括了流量測量技術(shù)和流量傳感技術(shù)。我們已知智能水表包括了代電子裝置的機(jī)械水表和電子水表兩大類，因此在流量處理上也主要分為機(jī)械流量傳感器和無機(jī)械運(yùn)動的流量傳感器。智能水表在流量測量范圍內(nèi)的精確性是保證對水表流量進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計的關(guān)鍵，對流量范圍和流量大小的測量是對流量品質(zhì)進(jìn)行測量的重要技術(shù)指標(biāo)。葉輪是的流量傳感器是一種帶機(jī)械運(yùn)動的流量傳感器，它通過內(nèi)部調(diào)整的平行移動，使得水表的關(guān)鍵零部件改變誤差曲線的形狀，使得其更加符合流量測量的要求。無機(jī)械運(yùn)動的智能水表由其自身所具有的電子顯示裝置等，在流量測量過程中無需進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動，可以更加方便的對其流量測量特性進(jìn)行形狀修正和平移調(diào)整。流量的測量特性是檢測流量的重要方面也為后期的流量傳感奠定了基礎(chǔ)。

流量傳感技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的輸出，傳統(tǒng)的流量傳感技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)新時代的發(fā)展技術(shù)，因此隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水表制造水平的上升，以及智能水表技術(shù)的日漸完善，當(dāng)前采用的是一種新型的流量傳感技術(shù)。相比較有運(yùn)動的額流量傳感技術(shù)，無運(yùn)動部件的固體式新型傳感技術(shù)在當(dāng)前的智能水表中發(fā)展較為迅速，它改變了傳統(tǒng)運(yùn)動型流量傳感技術(shù)出現(xiàn)的誤差曲線難以校正，計量數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換困難的問題，尤其是克服了在水質(zhì)條件較差的環(huán)境中提高產(chǎn)品壽命降低，測量有失精準(zhǔn)的問題。根據(jù)目前國內(nèi)外的發(fā)展請跨過來看，新型的流量出啊干技術(shù)可以做到裝配更加方便，調(diào)試更加簡單，實(shí)現(xiàn)對流量的額準(zhǔn)確監(jiān)控和處理，這是智能水表流量處理技術(shù)的核心內(nèi)容，推動了流量處理的智能化、規(guī)范化、科學(xué)化、精準(zhǔn)化的發(fā)展。

綜上所述，智能水表的核心技術(shù)是多方面的，它包括了數(shù)據(jù)采集、信號處理、通信、流量處理等方面的技術(shù)，每一項(xiàng)技術(shù)在智能水表的研發(fā)設(shè)計和制造中都發(fā)揮著極為重要的位置。智能水表是未來現(xiàn)代化城市管理的重要發(fā)展方向，它的發(fā)展大大推動了用水管理體系的建立。當(dāng)前各個生產(chǎn)企業(yè)擁有的智能水表核心技術(shù)不盡相同，但值得一提的是，我國的智能水表在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的同時也應(yīng)該加強(qiáng)本國技術(shù)的創(chuàng)新，提高我國水表制造的主動性和創(chuàng)新性，提高我國智能水表生產(chǎn)技術(shù)在國際上的競爭力，通過技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)調(diào)整，推動智能水表的進(jìn)一步發(fā)展。

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