淺談預付費超聲波水表結(jié)構(gòu)設計

惠云濤

（上海水表廠，上海 200000）

預付費超聲波水表在用水管理中的應用越來越廣泛，有效解決了傳統(tǒng)機械水表檢測可靠性差、使用壽命短等問題，受到了廣大用戶的一致好評和歡迎，在市場銷售中所占份額不斷擴大，有著良好的發(fā)展前景。為進一步推廣預付費超聲波水表，提高其市場銷售量，便需要從水表結(jié)構(gòu)設計方面考慮，采取有效對策對其進行優(yōu)化處理，方便儀表的安裝和使用，充分發(fā)揮其應用價值和優(yōu)勢。這是推動預付費超聲波水表發(fā)展過程中必須重視并思考的問題。

1 預付費超聲波水表簡要介紹

預付費超聲波水表是以超聲波檢測方法為核心思想，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、智能IC卡技術(shù)等先進技術(shù)所研發(fā)出的一種新型水表，通過它可以時刻了解到用戶的實際用水情況，同時還能進行交易結(jié)算，自動化程度較高。利用預付費超聲波水表可對供水管道中的水流量進行計量，產(chǎn)品符合GB/T 778—2007和CJ/T 133—2012產(chǎn)品標準，常見形式包括接觸式和非接觸式兩種，邏輯加密卡和CPU卡均屬于接觸式預付費超聲波水表，而射頻卡則屬于非接觸式預付費超聲波水表。

相較于傳統(tǒng)機械水表，預付費超聲波水表做到了先付費再供水，既能夠加強用水控制，又不需入戶抄表，對于用戶用水及供水管理都是極為方便的，是用水計量管理的重要發(fā)展方向和研究熱點。

2 預付費超聲波水表功能分析

利用超聲波檢測方法，采用預付費形式所設計出的新型水表主要具備以下功能特點：①預付費功能。用戶及供水公司可通過智能IC卡進行繳費和充值，用水時金額自動核減，達到用戶繳費金額時自動關閥。②查詢功能。用水量、剩余金額等數(shù)據(jù)都可以在液晶顯示屏上顯示出來，方便用戶查詢。③一表一卡功能。每個智能IC卡都對應唯一的水表，水表只能識別一個IC卡。④防止水量囤積功能。水表可設定限購水量和最高用水量，超過限額時將無法成功充值，可根據(jù)水價變化調(diào)整水表。⑤補卡功能。當智能IC卡遺失后，用戶可到供水公司補卡。⑥閥門異常計量功能。如果發(fā)生故障而不能關斷，產(chǎn)生“透支”水量，控制器將自動記錄“透支”水量，并在下次充值時，將透支水量返寫到用戶購水卡上自動扣除。⑦定期開、關閥功能。水表到規(guī)定設定時間會自動開關閥一次，這樣既可以達到球閥除垢功能，也可以達到電池放電功能。

3 預付費超聲波水表結(jié)構(gòu)設計

在了解預付費超聲波水表各項功能后，應以確保其功能有效發(fā)揮為前提，對水表結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，具體需從以下幾方面考慮分析。

3.1 儀表組成

設計儀表結(jié)構(gòu)之前，需了解其基本組成情況。預付費超聲波水表屬于一種智能型預付費計量儀器，控制閥和智能IC卡是其主要組成裝置，整個儀表由控制閥、流量傳感器、讀卡裝置、計算器等幾部分構(gòu)成，不僅能夠準確計量用水情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)預付費，用戶可先繳納一定的水費，提前購買對應數(shù)量的用水，供水公司根據(jù)用戶繳費，在智能IC卡中輸入所購買的具體水量。用戶以此作為依據(jù)，在儀表中輸入智能IC卡上顯示的數(shù)據(jù)后，當有用水需求時，儀表控制閥便會自動打開供水。當用戶繳費所對應的水量用完后，儀表控制閥會自動關閉停止供水，改變了傳統(tǒng)用水繳費模式，既能夠省去入戶抄表作業(yè)環(huán)節(jié)，又能夠避免收費糾紛問題的發(fā)生。

3.2 外形設計

普通水表一般都選用旋翼式基表，整個外形結(jié)構(gòu)尺寸較大且不規(guī)則，不僅會占據(jù)較大空間，而且還不易安裝。在設計預付費超聲波水表時，為改善這種問題，可以采用超聲波基表外形，不僅結(jié)構(gòu)更加簡單、輕巧，整體形狀為直管，安裝更加方便，能夠滿足水平、豎直、傾斜等不同安裝需求，還可以在進水管或者回水管中進行安裝。另外，由于超聲波基表的直管內(nèi)沒有葉輪部件，運行過程中不會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，可長期投入使用。在設計儀表電子單元時，沒有沿用傳統(tǒng)的方塊結(jié)構(gòu)外形，而是將兩端設計為圓弧形狀，圓滑的曲線讓儀表結(jié)構(gòu)更加小巧、輕便，不容易發(fā)生碰撞磨損問題，并且采用一體化設計方式，將電池盒與IC卡扣進行有效結(jié)合，保證了預付費超聲波水表整體外形的美觀性，方便了儀表操作。同時，在電池盒下方設置有顯示屏，既能夠顯示具體用水量，又能夠提高其安全性。

3.3 外電池供電

預付費超聲波水表運行時，需要電池提供電能，控制閥開關才會起作用，所以在結(jié)構(gòu)設計環(huán)節(jié)，一般在內(nèi)部設置電池。普通預付費水表通常用鋰電池供電，這種電池安裝在儀表內(nèi)部，如果電池電量較低，則無法滿足控制閥用電需求，會出現(xiàn)自動關閉動作，對用戶正常用水造成影響。此時，供水公司應及時更換新的鋰電池，確保電能正常供應，保證控制閥處于良好的工作狀態(tài)。但是鋰電池是安裝在儀表內(nèi)部的，更換時極不方便，還需要等待供水公司專業(yè)人員進行拆卸處理，容易出現(xiàn)更換不及時問題，難以保證供水的可靠性。此次設計時，采用外電池供電方式，用普通電池取代內(nèi)置鋰電池，放置到電池盒中，向控制閥提供電能。當電池電量較低時，用戶可自行打開電池盒，更換舊電池后便可保證控制閥正常動作，不需要等待供水公司的專業(yè)人員，為用戶和供水公司帶來了極大便利，簡單易操作，更換電池時可以不用再拆卸儀表，能夠在最短時間內(nèi)解決儀表電池電量過低問題，保證用戶用水的可靠性。

3.4 獨立電池盒組件

儀表供電電池是安裝在電池盒中的，設計時采用獨立結(jié)構(gòu)，并且能夠自由旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)角度為90°。電池盒組件主要由3部分組成，包括電池盒、電池盒蓋、電池蓋，使用螺釘將電池盒與電池盒蓋連接固定在一起，使用卡扣將電池蓋卡在電池盒蓋上，使三者形成一個整體結(jié)構(gòu)。電池盒組件旋轉(zhuǎn)時，繞著旋轉(zhuǎn)軸呈90°轉(zhuǎn)動，可方便電池的更換，在電池盒組件的上方表殼表面設置有軸孔，用于安裝旋轉(zhuǎn)軸，進而賦予其旋轉(zhuǎn)功能。當儀表有更換電池的需要時，只需旋轉(zhuǎn)電池盒組件，使其呈最大角度打開，然后將電池盒打開，去除舊電池并更換同種型號的新電池，再通過旋轉(zhuǎn)使電池盒復位，即可完成電池的更換。整個過程操作簡單，不需要任何專業(yè)技巧，對于用戶的使用來講是極為方便的，只需了解電池盒組件所在位置及旋轉(zhuǎn)功能即可，并且電池盒蓋安裝在下方，電池盒組件不會出現(xiàn)內(nèi)部進水現(xiàn)象，對電池起到了有效的保護作用。

3.5 內(nèi)置液晶顯示

對于預付費超聲波水表來講，用水量數(shù)據(jù)是在顯示屏上顯示出來的，這就需要安裝液晶顯示屏。在儀表結(jié)構(gòu)設計環(huán)節(jié)，為保證整體結(jié)構(gòu)的完整性和美觀性，采用內(nèi)置方式，在電池盒組件下方安裝顯示屏。這種設計方式，在觀察數(shù)據(jù)時是比較方便的，既能夠充分發(fā)揮儀表的顯示功能，又能夠方便用戶及供水公司獲取相關準確數(shù)據(jù)，同時還能夠有效保護液晶顯示屏，確保其良好的工作性能，延長儀表的使用壽命。

4 結(jié)束語

預付費超聲波水表與傳統(tǒng)機械水表相比，不僅提高了用水計量的精準度，還可以先買水后用水，并且不需要入戶抄表，方便了用戶使用及供水公司管理，體現(xiàn)出了多方面的應用優(yōu)勢，在儀表市場上廣受歡迎。而通過對預付費超聲波水表結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，使其外形更加簡潔、電池更換更加方便、可旋轉(zhuǎn)獨立電池盒組件、液晶顯示屏更加靈活，可以在保證儀表各項功能正常發(fā)揮的前提下，提高其整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性及產(chǎn)品外觀的美觀性，對預付費超聲波水表的推廣應用起到了促進作用。