小区智能化-总线制光电远传水表集中抄表系统

feiniao916

一、概述
  近年来随着国内供水行业“一户一表”的推行，自来水收费体制正在进行着重要的改革，同时计量表具数量的剧增，抄表工作量的日益增大，采用集中抄表技术来提高抄表工作效率和服务水平，已经成为供水行业的共识。
    行业公司采用集中抄表系统的必要性
    1、集中抄表系统可以实现监测，有故障可以及时发现。对于一个城市中如果全部采用自动化抄表方式后检修是一个不可忽视的方面。
    2、集中抄表系统可以采用目前已经非常成熟的远程通讯系统，如GPRS、宽带网络、ADSL、手机短信等多种方式实现全市联网，加上目前已经广泛采用的银行托收的收费管理方式，使整个抄表和收费环节实现完全的自动化。
    3、供水部门能够提供更好更完善的服务，同时也能得到更精确的用水量，尤其是对于商业或工业用水表。
    4、集中抄表系统可以简化供水部门的管理层次，减少甚至取消原来需要多人进行分片收费管理的营业站点，全部实现网络化管理。
    5、由于集中抄表是一个独立的产品，寿命可以做到和基表基本一致，因此供水部门可以名正言顺地提取维修基金，从而实现了表的可持续运转。
  自九十年代末开始，绝大多数城市供水公司为能不增加抄表人员数量、提高抄表工作效率，不同程度地对远传水表和集中抄表系统进行了积极尝试，所采用的系统绝大多数为脉冲发讯式集中抄表系统，即脉冲发讯式远传水表+采集器的系统结构。通过十来年的运行试验，该系统存在的计量准确性低、系统可靠性差、维护工作量大等问题均暴露无遗，直接影响了远传水表的推广应用。
  近年来，一种全新的远传抄表技术——光电直读式抄表技术，已悄然兴起并得到大量的应用，正日益成为城市供水公司的首选。


二、光电直读式远传水表
    光电直读表是在普通水表的计数器字轮印刷0-9位置的外缘印刷特定标记，在其外围固定光电传感器及相关电路。外部供电读表时，通过光电传感器判断特定标记“有”和“无“的状态，通过组合编码判断以获得字轮的读数（表计的窗口值）。
    1、原理：是通过对字轮建立数学模型，经过组合计算，从中求出唯一正确的解，然后再在字轮的0-9的相应位置上按照数学规律印刷特定的标记，在其周围按照数学规律再安装固定光电传感器，这样就把一个数学问题通过电子电路方法来实现。同时考虑各种冗错、纠错的算法，就可以得出唯一正确的解——即字轮上的唯一数据。目前采用这种方式的直读表主要有光电对射（透射）式和光电反射式两种，主要的区别在于机械结构和数学算法的不同。光电对射式是在字轮间安装光电器件和电路板的方式，光电反射式是在字轮周围安装光

    2、特点：
    1)、直接读取表具的计数器码盘数字即“窗口值”，表内不需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，不存在累计误差，真正实现了“读表”，结束了累计脉冲、换算数值的历史。直读表具电子部分与表具内的计数器等装置没有机械接触完全分离，不影响计量精度。
    2)、直读远传表直接传送数据，而非脉冲信号。它不仅不受机械震动影响，同时对电磁干扰也具有极高的抗干扰性，所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量。
    3)、直读远传表日常工作无需供电，这是具有革命意义的技术进步，避免了由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的维护工作。
    4)、由于直读远传表采集的是机械计数器字轮的位置（而非脉冲），因此表具发生倒转情况时，抄表数据仍然与一次表具的读数保持一致。

    3、优点
    1)、计量性能方面：由于光电传感器是固定在表内的非转动部位，与任何机械转动部分均不接触，只通过发光、反光来采集信号，与电阻式直读表相比没有任何阻尼，不影响表计的计量性能。因此不会产生计量方面的纠纷。
    2)、制造工艺方面：由于采用在字轮周围分布光电传感器的方案，这一部分可以独立制作，然后在不影响表计结构的前提下，安装在表内。生产过程简单，组装容易，适合大批量生产。而且该部分可以单独测试，保证了产品的可靠性。
    3)、长期运行方面：由于和表计的机械转动部分不接触，不会对表计的常年运行造成影响。同时，光电传感器平时不工作也不通电，因此寿命大大延长。电子部分的可靠工作时间远远大于机械表计的使用寿命。所以，适合长期运行和重复使用。
    4)、模块通用性方面：光电式直读表的字轮直读部分可以制作成为总成，其中包括印有特殊标记的字轮、表盘上夹板、电子部分。该总成可有专门的生产厂家一次制成，可适应国内大多干式和液封式水表。因此，通用性好、可加工性强、适应能力强。

    4、应用：
    1)、两种光电直读方式可应用的水表种类不同，光电对射（透射）式技术只能应用于干式水表，而光电反射式技术不仅可以应用于干式水表，而且可以应用于液封式水表。
    干式水表由于字轮盒与叶轮完全隔离，通过磁传动来连接，而且字轮盒一般需要密封且抽真空。这样，光电器件和电路板正好可以安装在其内部，而且不受流水和外界影响，工作可靠性高。
    液封表是湿式水表，流过水表的水充满整个水表内部，为了保持水表表盘和数字的清晰单独设计了字轮盒，并在盒内充入甘油和水的混和液以保持与外界水压同压。因此，液封表的字轮是浸泡在甘油和水的混和液中的。采用光电对射（透射）式时，电子器件必须浸泡在甘油和水的混合液中，而且还要长期承受1Mpa的水压，这是无法工作的。因此，只有光电反射式才有可能。
    光电反射式应用于液封水表时，只需在液封字轮盒的背面再设计一个独立的盒子，将光电器件和其他电子设备安放在里面，盖上盖子后注入树脂以密封，这样就可以象在干式水表上一样地使用。
    2)、在制造工艺方面，光电反射式的光电器件和电子电路安装在一个独立的盒内，与外界完全隔离，通过树脂密封后工作稳定性和防水性极佳。而且这一部分可以独立制作、单独测试，不影响基表性能又能保证质量，生产过程简单，组装容易，适合大批量生产。
    3)、光电直读技术不仅可以应用在小****水表上，而且也可以应用在大****水表上，通过另外配置各种通讯装置及内置电池，可广泛应用于管网计量、特业户计量、水资源计量等场合，完全可以替代现有的人工抄表模式。


三、    光电直读远传水表的集中抄表系统是由表单元（光电直读远传水表）、链路单元、计算机主机和系统软件四部分组成。
    1、表单元：光电直读远传水表。

       

    2、通讯链路单元：
    1）、全自动抄表系统：通讯链路单元基于RS485/M -BUS总线架构，由主干、中继扩展三级总线网络组成。主要设备包括区域集中器 （或智能数据网络接口）、隔离中继器、智能数据网络节点等。

       

    2）、便携式抄表系统：集中抄表器、便携式手抄器、移动电源

       

  3、计算机主机：办公计算机（物业公司自备）
  4、集中抄表软件：软件在安装在居民小区（物业公司）或行业部门，对集中器传来的数据进行处理并监控整个系统运行状态的计算机系统。
    远传水表与集中抄表器之间为RS-485总线连接，集中抄表器与便携式手抄器之间为无线红外（RF）连接（集中抄表器由移动电源供电），便携式手抄器与计算机主机之间为RS-232线连接。
    集中器是采集多个直读远传水表的数据信号，进行数据处理和传输的电子装置。每台集中器可以接入数量众多的直读远传水表。平时表计不工作，也不用通电。仅抄表时通过集中器或手抄器供电。集中器或手抄器将数据传至抄表计费计算机，利用收费软件即可形成收费系统。


四、结束语
    从测量技术角度上看，水表基表（表具本身的机械计量）属于一次测量，脉冲式远传属于二次测量，一次测量和二次测量（脉冲计数）之间理论上是同步的，但实际实现过程中是不可能一致的。因为两种测量方式的误差产生原因和减弱方式都是不一样的。而光电直读式远传水表的直读技术不是测量技术，是基于光电技术和微电子技术的一种位置识别技术，因此它与测量形式、测量精度、测量方法均无关，可以说是机械计量表具的一种“显示方式”，因此代表着远传技术真正的发展方向。