傳感器技術(shù)對(duì)智能水表的質(zhì)量至關(guān)重要

　　一、水表工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

　　智能化水表是在機(jī)械水表的基礎(chǔ)上，將機(jī)械信息轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，從而完成智能水表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸或遠(yuǎn)程測(cè)抄，并輔以配套的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，對(duì)水表進(jìn)行系統(tǒng)管理。因此智能化水表的關(guān)鍵技術(shù)就是傳感器技術(shù)。

　　二、智能水表的傳感器技術(shù)

　　智能水表傳感器技術(shù)從基本原理上大致可分為以下6種。

　　1.干簧管傳感器：在機(jī)械水表中加裝干簧管和磁鐵，利用干簧管的簧片在磁鐵的循環(huán)作用下循環(huán)開閉，從而輸出計(jì)量脈沖信號(hào)。

　　2.霍爾傳感器：在機(jī)械水表中加裝霍爾元件和磁鐵，構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器，安裝在計(jì)數(shù)盤位上的磁鐵隨著計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)，每經(jīng)過霍爾元件一次，即由霍爾元件輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。

　　3.光電傳感器：在機(jī)械水表的轉(zhuǎn)盤處安裝一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)盤上有一條溝槽，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，溝槽經(jīng)過光輸時(shí)轉(zhuǎn)換器完成一次電轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。

　　4.紅外線傳感器：在機(jī)構(gòu)水表的碼盤下每個(gè)與刻度對(duì)應(yīng)的位置上裝上紅外線傳感裝置，在上蓋內(nèi)部裝有CPU與單片機(jī)組成的數(shù)據(jù)處理器，每個(gè)刻度上的紅外線傳感器將其刻度顯示信息匯總到處理器后通過程序運(yùn)行，顯示水表數(shù)據(jù)。

　　5.IC卡作為載體，由它將信息輸入水表的控制系統(tǒng)，決定水表的工作狀態(tài)，如開關(guān)、充值等，主要功能是利用IC卡控制器實(shí)現(xiàn)水表預(yù)付費(fèi)應(yīng)用，即“先買水，后用水”。

　　6.電子傳感器：在水表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)中對(duì)應(yīng)于刻度盤的下面安裝電子傳感器，該傳感器與計(jì)數(shù)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，電子傳感器存儲(chǔ)的電子信息與水表機(jī)械讀數(shù)完全同步，形成一種特定的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。在水一表采集終端利用A/D轉(zhuǎn)換，電子信息直接顯示為水表讀數(shù)。

　　經(jīng)過試用的智能表由于技術(shù)有缺陷、制造工藝粗糙、工藝不成熟等原因，弱點(diǎn)逐漸暴露出來。

　　那么，智能水表暴露的質(zhì)量問題的根源在哪是呢?探究其中原因，必須從產(chǎn)品的工作原理中去分析和求解。

　　三、智能水表計(jì)量誤差分析

　　智能水表的傳感器從其工作原理和應(yīng)用上可分為脈沖式、數(shù)字式。

　　脈沖式水表的計(jì)量準(zhǔn)確度取決于脈沖式傳感器發(fā)送脈沖數(shù)量的準(zhǔn)確性。那么，脈沖誤差如何產(chǎn)生?經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)下列因素容易導(dǎo)致脈沖誤差。

　　1.磁場(chǎng)干擾：脈沖信號(hào)在傳輸過程中因受到電磁干擾而產(chǎn)生誤差。有些人還會(huì)故意在水表外殼處附加磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)干擾，達(dá)到偷水目的。

　　2.磁鐵退磁：傳感器內(nèi)磁鐵隨著時(shí)間的延長會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，導(dǎo)致傳感器不能輸出脈沖信號(hào)。

　　3.水表倒轉(zhuǎn)：水表在特殊使用情況下會(huì)倒轉(zhuǎn)，一旦倒轉(zhuǎn)同樣產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這種信號(hào)系統(tǒng)的累加計(jì)量視為正常計(jì)量。

　　4.機(jī)械振動(dòng)：水表本身受外界振動(dòng)影響或由于水管中的“水錘”引起水表機(jī)芯的振動(dòng)，都會(huì)使脈沖式傳感器發(fā)出非正常脈沖信號(hào)，導(dǎo)致脈沖誤差。

　　5.信號(hào)干擾：水表發(fā)出的脈沖信號(hào)，一般需通過戶線穿越較長距離(幾十米)傳輸至采集器，如果傳輸線質(zhì)量不好或屏蔽效果不佳，外部干擾會(huì)造成系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。

　　有源水表就是水平在運(yùn)行工作過程中，必須維持穩(wěn)定、可靠、不間斷的電源支持。那么，有源水平中電源對(duì)水平計(jì)量有何影響呢?

　　1.電源維護(hù)：電池使用壽命長短、供電能力保持是關(guān)鍵。用戶和管理部門必須對(duì)在用水表的電池使用情況了如指掌，一旦失控，要么用戶沒有用，要么供水管理部門因水表傳感器未計(jì)量而遭受損失。少量試用情況下，這種維護(hù)工作尚可應(yīng)付處理，一旦大面積推廣應(yīng)用，必有有足夠的維護(hù)力量來支持、保證。

　　2.人為偷水：用戶自己將傳輸線剪斷，在供水部門抄表前再連接，從抄表終端看不出用戶偷水，實(shí)際上傳輸線被剪斷的期間，水表傳感器未對(duì)流經(jīng)水表的自來水進(jìn)行計(jì)量。對(duì)于IC卡水表雖然實(shí)現(xiàn)了“先買后用”的供水方式，保證水費(fèi)的及時(shí)繳納，方便了供水單位的水費(fèi)管理，但事實(shí)上利用IC卡水表的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)盜用的水量(或水費(fèi))比常規(guī)水表要厲害得多。表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：第一，電磁閥在長期工作中如果失靈就不能閉合，用戶就會(huì)白白用水，而且供水單位不易發(fā)現(xiàn)。利用這一特點(diǎn)，有人會(huì)在水表的“電磁閥”上動(dòng)些腦筋;第二，如果充值卡密碼被盜或被破譯，對(duì)水表磁卡進(jìn)行非法充值，就會(huì)給供水單位造成直接經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)用IC卡水表的供水單位必須保證24小時(shí)不間斷服務(wù)，營業(yè)點(diǎn)分布要合理，否則會(huì)給用戶帶去極大的不便，同時(shí)供水單位盡管不用到水表安裝現(xiàn)場(chǎng)抄表，但還必須不定期對(duì)水表使用狀態(tài)進(jìn)行跟蹤進(jìn)行跟蹤檢查。

　　3.電能耗費(fèi)：一個(gè)城市如果有10萬只有源水表，那么每年的耗能費(fèi)用、維持費(fèi)用將是一個(gè)不小的數(shù)目。

　　四、智能水表的技術(shù)突破——無源傳感器

　　干簧管型、霍爾元件型、光電型傳感器和IC卡水表都屬于脈沖式或有源水表，從計(jì)量管理角度來論證其應(yīng)用性、適用性都會(huì)有不同程度地存在著缺陷或不完善。無源數(shù)字式電子水表應(yīng)是水表智能化的發(fā)展方向，它克服了有源脈沖式水表的諸多技術(shù)性問題。紅外線傳感器和電子傳感器屬于無源數(shù)字式，其中應(yīng)用電子傳感器技術(shù)的遠(yuǎn)測(cè)電子水表最具代表性。該系統(tǒng)包括水表(含電子傳感器)、采集箱、抄錄器三部分，水表計(jì)量信息獨(dú)立儲(chǔ)存，不需要外部設(shè)施或電路等加以支持，水表平時(shí)工作不需要電源與采集線路等提供支持，只是在需要抄表時(shí)抄表人員通過采集線路和抄錄器直接將水表計(jì)量信息測(cè)讀出來。

　　無源遠(yuǎn)測(cè)電子水表主要優(yōu)點(diǎn)：

　　第一，日常工作無須常備電源支持，這是具有革命意義的技術(shù)進(jìn)步，它不但避免了由于供電不穩(wěn)定或故障引起的計(jì)量誤差及大量的維護(hù)工作而且能確保水表的計(jì)量數(shù)據(jù)永不丟失;

　　第二，由于電子傳感器與水表機(jī)械部分有機(jī)的技術(shù)裝配，水表計(jì)量的機(jī)械示值和電子測(cè)讀值始終保持同步且完全一致，確保了計(jì)量準(zhǔn)確性，即使水表發(fā)生倒轉(zhuǎn)情況時(shí)，表值和自動(dòng)抄錄值也保持一致;

　　第三，不改變機(jī)械表計(jì)量的顯示方式，便于用戶直觀地核查用水量;

　　第四，系統(tǒng)在首次開通及出現(xiàn)故障，維修重新啟動(dòng)后無須對(duì)水表進(jìn)行初始化，與脈沖式水表一旦維修后必須進(jìn)行初始化相比，維護(hù)工作量大大降低;

　　第五，無源遠(yuǎn)測(cè)電子水表直接傳送電子數(shù)據(jù)，而非脈沖信號(hào)，不受機(jī)械振動(dòng)和電磁等影響，所以在復(fù)雜的使用環(huán)境下能穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠地實(shí)現(xiàn)計(jì)量。