淺析智能水表核心技術

郭峰

摘 要： 在我國日常生活中智能水表發(fā)揮著重要的作用，而且隨著科學技術的發(fā)展，智能水表也取得了較快的發(fā)展，一系列新型智能水表的研發(fā)，在核心技術方面有了較大程度的提升，這無論是實現供水自動化還是對于現代城市的發(fā)展都具有極為重要的意義。文中從智能水表概述入手，并進一步對智能水表核心技術進行了具體的闡述。

關鍵詞： 智能水表；數據采集；數據處理；通信；流量處理

智能水表作為一種新型的計量設備，其集微電子技術、計算機信息技術和傳感技術等于一身，其作為水費計量的重要設備，為人們生活和工作帶來了諸多便利，不僅有效的提高了供水工作的效率，實現了人工成本的節(jié)約，同時還能夠為自來水管網漏損提供相關數據，有利于實現供水企業(yè)的科學化管理。

一、智能水表概述

智能水表具備準確可靠的傳感與信號處理單元，其內部嵌入計算機系統和算法，具備各類接口及電控執(zhí)行器，能夠對流量參數進行檢測，同時還偹數據處理、數據通信、數據顯示、電控閥受控啟閉及網絡接入等諸多功能。作為一種全新電子水表產品，其具體包括帶電子裝置的機械水表和電子水表兩大類。其中帶電子裝置的機械水表又包括預付費水表和電子遠傳水表，其是采用普通水表來對水流進行測量，同時將傳感元件安裝在水表讀數盤指針或是齒輪組的某個位置，通將原水表機械讀數轉換為電信號數據，然后完成具體的采集、傳輸和儲存，并根據結算交易方式的要求來實現自動或是人工控制。由于基表采用的速度式水表，因此帶電子裝置的機械水表屬于速度式水表，只是改進了讀數方式和指示機構，增加了預付費和遠傳讀數等功能，但在計量機構和傳動方式還是機械式，水表準確度等級為2.0級，和普通機械水表一致。電子水表作為智能水表2.0時代的主打產品，在流量傳感部分不含機械運動部件的水表，水表流量傳感器采用的是無機械運動部件的電磁、超聲、射流等流量傳感器，其具備流量測量范圍寬、具有較高的測量準確性和可靠性，使用壽命較長，壓力損失相對較小，工作具有較強的穩(wěn)定性。

二、智能水表核心技術分析

（一）數據采集技術

在智能水表應用中，數據采集技術是其關鍵所在，只有科學和精確的進行數據采集才能進行后續(xù)的數據顯示、分析和統計等。在數據采集過程中需要借助于一定的技術手段，統計用水過程中產生的用水量。隨著水表技術的不斷完善，智能水表數據采集技術水平也有了大幅度的提升。當前智能水表數據采集技術大致包括脈沖式數據收集技術和絕對編碼數據采集技術。在數據收集過程中脈沖式數據收集技術應用十分廣泛，具有簡潔和方便的特點。在具體收集過程中主要是通填寫將水表葉輪的轉速脈沖換成用水數值，但在具體收集過程中會受到葉輪轉運時的抖動、電磁場及其他人為因素的影響，因此需要采取防干擾措施，即要運用雙傳感元件技術或中數字濾波技術進行防干擾。雖然當前脈沖式數據收集技術應用較為普遍，但在具體應用過程中水表需要電池供電，一些干擾因素不易消除，這些問題需要解決，同時數據收集精確性還有待提高。絕對編碼數據采集技術作為一種直讀式數據采集方法，近年來取得了較快的發(fā)展 。在具體數據采集過程中，主要是通過采用光電等物理方式，利用專門的傳感器和特殊的編碼計算方法來進行位置編碼，利用這種技術進行數據收集時不需要電池供電，受客觀因素影響較少。但在編碼技術和信號識別上的處理上十分復雜，成本相對較高。

（二）信號處理技術

智能水表的信號處理技術是指通過水表中的流量傳感器測量信號，對用水量進行測控及后續(xù)處理傳輸等功能。信號處理技術主要包括了對低頻、極低頻以及微弱信號的處理。當前普遍采用的是信號放大與整形技術、電源供電穩(wěn)定技術、數字濾波技術等，這些技術在當前的信號處理中是處于比較先進地位的。當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，這是傳統的機械水表和智能電子裝置相結合的產品，這種智能水表在目前使用的較為普遍。另一種是采用現代流量計傳感和信號處理技術，這一類水表有流水表、電磁水表、超聲水表等。使用傳統機械水表附上電子裝置的智能水表的信號處理技術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字的處理，可以根據水表內部的電子設備直接進行數字信號的處理和計算。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，因此在處理上需要更加精確的處理方式，需要對低頻信號預處理，將這些微弱信號處理好之后再通過傳感器傳送給計算機，進行后期的運算和處理。

（三）通信技術

在智能水表應用過程中，需要依托智能化系統來對水表進行自動化的數據處理。特別是自動抄表技術的應用，需要以智能水表通信技術為基礎，在當前智能水表通信技術中，主要采用的是無線局域網、有線局域網及人工輔助機器等，以此來實現智能水表的通信功能。在當前普通使用的網絡通信技術中，無限局域網采用ZigBee信息處理技術，外部網絡主要是采用PNSP等技術。通過搭建智能水表的通信網絡，可能實現智能水表信息的計算機處理。

對于智能水表而言，預付費是其中非常重要的一項功能，其是利用專門的數據交換卡將信息傳遞到卡式水表上，因此需要在計算機管理終端之間形成重要的鏈接紐帶。這其中通信技術作為數據交換得以實現的重要基礎，其可以完成用戶和管理端口之間的信息交換，而且所有的通信技術都需要與國家標準和規(guī)范相符。

（四）流量處理技術

流量處理技術主要包括了流量測量技術和流量傳感技術。智能水表在流量處理上主要分為機械流量傳感器和無機械運動的流量傳感器。智能水表在流量測量范圍內的精確性是保證對水表流量準確統計的關鍵，對流量范圍和流量大小的測量是對流量品質測量的重要技術指標。葉輪中的流量傳感器是一種帶機械運動的流量傳感器，它通過內部調整的平行移動，使得水表的關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。無機械運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行機械運動，可以更加方便的對其流量測量特性進行形狀修正和平移調整。

三、結束語

在社會發(fā)展過程中智能水表也加快電子化的發(fā)展進程。由于智能水表在供水調度、管網滲漏檢測和定位等方面具有極為重要的作用，因此供水企業(yè)需要遵循經濟、合理和適用的原則，根據具體的實際情況來使用適宜的智能水表產品，并重視智能水表技術的升級，強化其與物聯網的聯系，以此來研發(fā)出更簡單和易用的智能水表，使其能夠更好的滿足社會發(fā)展需求。

參考文獻

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