智能远传水表系统设计探讨 远传水表技术指标

摘 要： 近年来随着高层住宅小区大量出现，住宅水表的抄表计费问题，也由原来的人工上门抄表逐步过渡到远传自动抄表，这是信息时代发展的必然要求。此举不仅减轻抄表工作人员的劳动强度，提高抄表效率，而且节省抄表人工成本，促进物业管理水平的发展。

近年来随着高层住宅小区大量出现，住宅水表的抄表计费问题，也由原来的人工上门抄表逐步过渡到远传自动抄表，这是信息时代发展的必然要求。此举不仅减轻抄表工作人员的劳动强度，提高抄表效率，而且节省抄表人工成本，促进物业管理水平的发展。

1.系统原理概述

带有传感器的基表在工作时发出脉冲信号，这些信息脉冲信号通过网络传输到计算机中进行数据储存、变换、处理，我们就能实时得到基表准确读数。因此，一个远传系统，可以所是由两部分构成，第一部分是带有传感器的基表，第二部分是网络处理设备。前者是整个系统稳定可靠的工作基础，后者是系统强大功能的体现，相辅相成，缺一不可。

2.系统设计一般性要求

1）选用系统应计量准确、运行稳定可靠、维护简单方便以及技术成熟先进。

2）智能远传水表系统正式使用前，须进行试验，试验合格后方可投入使用。试验时间一般不少于1年。

3）智能远传水表的结构应为整体式，加装的传感器装置不应妨碍机械指示装置的计数和读数，即不影响机械表的计量精度和读数。

4）智能远传水表的累积流量应以基表机械计数累积流量数值为基准，而不是电子读数值。

5）智能远传水表电子计数信号转换形成的累积流量电子数值与机械计数累积流量数值之间产生的误差应≤±1m3，否则为机电转换部分质量不合格。

6）采用以小区为单位的现场集中抄表方式，系统远传抄表出错率应≤2.00%，抄表成功率应≥99%，否则选用系统为不合格。

3.系统设计技术要求

3.1 基表技术要求：

基表长度、连接端的螺纹或法兰、压力损失及流量技术参数等应符合国家标准GB/T778-1996《冷水水表》中的相关规定，并具有B级以上精度等级。基表应具有制造厂家名称或注册商标以及产品名称、型号。

3.2 传感器技术要求：

传感器是智能远传水表系统中最关键的组成部分，是选型和使用的重点部分。

（1）传感器按信号转换方式可分为：1、实时转换式：该类传感器机电转换单元的信号元件一般连续运动不断产生机电转换信号。2、直读式：该类传感器机电转换单元在远传抄表时才直接从基表的机械指示装置中读取累积流量信号。

（2）传感器使用寿命应≥7年。

（3）在选型和使用中，宜优先选用直读式传感器。

（4）传感器应有较好的防电磁场、辐射、水锤等外界干扰能力。在静电放电、射频电磁场辐射、静电场、电快速瞬变脉冲群、浪涌（冲击）等电磁环境干扰下，传感器不应损坏，有数据处理和存储功能的传感器不应丢失内存数据。

（5）在干热、低温、湿热等气候条件下，传感器不应损坏，有数据处理和存储的，不应丢失内存数据，并能正常工作。此外，应有防雨淋、防晒能力。

（6）传感器信号引线应预留1米长并套不锈钢软管保护，与外接信号线连接应在接线盒内并采用专门的压接端子。

3.3 信号采集器、主采集器、手抄器及终端计算机技术要求：

（1）信号采集器和主采集器在炎热、低温、潮湿等气候条件下不应损坏、不应丢失内存数据。

（2）信号采集器和主采集器的电路主板与接线板宜采用插孔（卡）式连接，以便维修更换操作。

（3）应有数据处理、信息存储和通讯功能。存储的信息应包括信号采集器编号和远传水表的安装地点、编号、类型、累积水量。必要时应增加其它工作状态，如断线、出错、大水量等信息。

（4）应具备数据的非正常中断保护功能。外部电源中断、更换内部电池或通讯失败不应丢失内存数据，恢复后能正常工作。

（5）一台信号采集器的最大驱动能力应不小于32只远传水表，一台主采集器的最大驱动能力应不小于64台信号采集器，一台手抄器能存储不小于15000只远传水表数据信息。

3.4 通讯技术要求：

系统的通讯方式分为二类：1、以小区为单位的区域内通讯，2、手抄器与计算机终端的通讯。区域内通讯又分三种形式：1、智能远传水表与信号采集器之间的通讯，2、智能远传水表、信号采集器、主采集器三者间的通讯，3、信号采集器或主采集器与手抄器之间的通讯。

（1）通讯中使用的技术参数、数据传输状态、电气特性及光学特性（如传输波特率、驱动电压、驱动电流、无线电频率等），应符合国家现行使用的标准。

（2）区域内通讯可采用RS-485、M-BUS、RS-232、光电式及无线式等方式。智能远传水表与信号采集器之间的通讯距离不小于100米。信号采集器与主采集器之间采用的RS-485、M-BUS及无线式时的通讯距离不小于1200米。RS-232通讯式距离不小于5米。光电式通讯距离不小于2米。通讯应安全可靠、数据准确及时，抄表成功率应≥99%。基于RS-485总线的远传抄表网络设备是较成熟、实用的网络系统设备，具有安全性好、可靠、性价比高等特点，目前被广泛使用。

（3）通讯协议应符合抄表系统设定的各项技术参数和要求，能正常通讯，数据准确。

3.5 线路要求：

（1）信号线、通讯线、电源线应根据系统要求进行选型，并留有备用线。

（2）线路需独立穿线管线槽保护，不得与强电线路同穿一条线管线槽，并与强电线路有50厘米以上安装间距。

3.6 电源要求：

（1）信号采集器和主采集器的AC220V电源应独立设置，统一供电，不得与其他无关设备共用，防止无规则停电影响系统正常运行。另外，每个信号采集器和主采集器AC220V电源处应设接地线和漏电开关。

（2）应保证外部电源发生故障时，故障前的内存数据不应丢失，并至少一年内可读取。另外，电源中断不应影响系统的各项性能和参数。

（3）使用电池时，应标明电池的规格型号和更换日期以便日后更换工作。

3.7 防雷要求：

（1）系统应具有内部防雷装置，特别是信号采集器和主采集器应有较好的防雷能力，信号采集器和主采集器的接地线电阻在采用共同接地装置时应不大于1Ω，在采用专用接地装置时应不大于4Ω。

（2）在信号采集器和主采集器等设备电源进线处外加电源避雷器，在信号进线处外加信号避雷器。为进一步做好防雷措施保护设备，应提供外加防雷器时的各项技术参数，防止外加防雷器后改变设备的性能，使系统不能正常运行和抄表。

4.系统试验方法

1）系统正式应用前需进行试验，可成套系统试验，也可局部单独试验。

2）传感器机电转换误差试验。试验结果应符合要求，即电子计数信号转换形式的累积流量电子数值与机械计数累积流量数值之间产生误差应≤±1m3。

3）传感器机电转换可靠性试验。实时式智能远传表试验应选择在较恶劣环境情况下进行，检查环境对传感器的影响。直读式智能远传表试验至少选择在各字轮进位最不利的情况下进行，如经过从9跳至0的阶段，跳变过程要求不小于3个字。读取试验前后机械读数和电子读数，将数据进行比较，判断其相同性和关联性，要求读数一致，不出现错码、乱码及盲点等。

4）信号采集器、主采集器及手抄器试验。检验装置的功能、性能和参数是否符合要求。远传通讯试验可同步进行，终端计算机通讯方式可采用GPRS、CDMA、GSM及电话线等方式。通讯应安全可靠、数据准确及时。

5）抄表周期为每天一次。记录故障现象，并做好分析。每月进行一次技术总结。

6）每三个月进行一次小结。一年后进行一次全面分析和总结，检验系统传感器的计量准确性和可靠性，检验系统装置的各项功能、性能和参数是否符合要求，系统的稳定性是否符合要求。对系统进行判断是否可选用。

5.系统供货商的选择及其服务要求：

1）供货商宜优先选择技术比较好、质量稳定、规模较大的生产企业。

2）供货期不应超过15天。

3）系统安装时，供货商技术人员应到施工现场进行技术指导、安装调试及系统验收。免费培训安装单位2—3名技术人员、安装人员和软件操作人员。

4）系统设备应免费保修若干年，终生技术支持。系统设备因质量原因所致损坏，2年内免费更换。系统出故障需维修时，供货商应及时提供技术服务和维修备件。

5）系统硬件或软件更新时，应及时进行免费更新换代。 摘 要： 智能远传水表是普通发讯水表加上电子采集模块而组成，具有不入户抄表的优点，解决了抄表扰民的困扰。且计量精确、灵敏度高，有利于资源的合理分配和利用，因此适应了智能化住宅小区建设的需求，文章介绍了无线智能水表的技术参数要求及参数测量方法。
关键字： 无线智能 远传水表 参数测试

随着人们生活水平的不断提高，建筑、住宅条件的不断改善，人民群众对居住设施的智能化及安全性、舒适性、私密性的要求日益提高，无线智能远传水表系统以其安装便利、维护快捷、不受安装环境和布线限制等优点，成为了水表行业智能管理的主导系统。无线智能远传水表是整个系统的基础部分，是信息的产生单元，其参数的准确度决定了整个系统的性能指标。无线智能远传水表参数的测试是根据GB/T778.3－2007《封闭管道中水流量的测量》中《饮用冷水水表和热水水表》第3部分试验方法和试验设备的要求进行。

1 无线智能远传水表的测试

1.1 供电参数（静态工作电流）的测试

1.1.1 测试仪器要求

电流表：测量范围0～200μA，准确度等级1.0级；电压表：测量范围0～10V，准确度等级1.0级；稳压电源：电压0～5V连续可调，输出电流0～1A。

2.1.2 测试过程

取出被测设备内电池，按图1连接，将电源调至被测设备所标明的工作电压3.6V，接通电源，当电流表在大部分时间呈现较小读数且静止不变时，其读数即为静态工作电流实测值。

1.2 无线电性能测试

1.2.1 无线远传水表发射功能测试

（1）测试仪器要求。频谱仪：测量范围10kHz～1000MHz，综合测试仪0.4～1000MHz。

（2）测试过程。按图2连接被测设备和测试仪器，并使被测设备处于发射状态。使用频谱仪显示被测设备发射的无线信号的频谱。测上、下限频率值在规定使用频率范围之内（433.00～434.79MHz）即可。计算其中心频率，设定指配频率，计算带宽BW，主要满足BW≤200kHz的要求即可。频谱仪工作在发射功率测量模式，在显示区读取和记录被测设备的发射功率，变测值≤10mW满足设计要求即可。将测算得出的中心频率与指配频率相比较，计算相对误差≤10×10-6满足设计要求即可。杂散发射功率是指落在占用带宽之外的发射功率，实测值≤10μ即可满足设计要求。

图2 无线远传水表发射功能测试连接示意图

1.2.2 无线水表的接收灵敏度测试

（1）测试仪器要求。频谱仪：测量范围10kHZ～1000MHz；综合测试仪：0.4～1000MHZ；示波器：模拟带宽40MHz，灵敏度2mV/格。

（2）测试过程。按图3连接被测设备和测试仪器，并使被测设备处于接收状态。通过天线接口输入10kHz方波调制高频信号，在被测设备的输出端应有方波输出，通过示波器显示。逐步减少输入高频信号的幅值，直至被测设备的输出消失。方波刚刚消失时指示的高频信号强度，即为该被测设备的接收灵敏度，其值应优于90dBm。

图3 测试无线水表的揍收灵敏度的连接示意图

2 信号输出测试

2.1 数据的保持与恢复测试

2.1.1 仪器要求

电流表：测量范同0～200mA；准确度等级1.0级；电压表：测量范同0～10V；准确度等级1.0级；稳压电源：电源0～5V连续可调，双输出，输出电流0～1A。

2.1.2 测试过程

按图4连接，调整稳压电源至被测设备额定电压，通入适当水量，使无线远传水表系统正常工作。然后下调无线远传水表和集中器的电源电压使其中断工作。再下调抄表器的电源电压使其中断工作，10min后恢复正常供电，系统应能正常工作，此时各被测设备存储的数据应与断电前保持一致。

2.2 电源欠压提示测试

按图4连接，调整稳压电源至被测设备额定电压，通入适当水量，使被测设备正常工作。然后下调稳压电源使输出电压至被测设备欠压值，此时无线远传水表和集中器的欠压提示信息通过抄表器显示屏上显示，抄表器的欠压提示信息存抄表器显示屏上显示。

图4 信息输出测试连接示意图

2.3 断线保护测试

当发讯水表与电子控制单元之间连线断开时，电子控制单元应发出报警信号。

3 控制功能测试

3.1 磁保护功能测试

将无线远传水表安装在试验台上，使其正常工作。用符合《IC卡冷水水表》（CJ/T133－2007）中规定的磁环贴近发讯水表信号输出部位时，无线远传水表仍可正常工作。当使用大于上述磁环磁力的磁钢重复上步操作时，无线远传水表发出报警信号，根据设计要求可自动关闭阀门。

3.2 电控阀门执行功能试验

按照图4连接，并使控制式无线远传水表正常工作，然后按非正常用水的设定发出关闭电子阀门指令，阀门驱动装置正常工作，使阀门关闭，并且能够检测到关阀门的限位电子信号。

4 水表性能测试

4.1 电源电压影响测试

将无线远传水表按照图4连接，在电源电压为2.7V及4.2V时，任常用流量（qP），控制无线远传水表按指令正常开关电控阀门5次，无线远传水表能正常工作。

4.2 电子计数精度测试

4.2.1 测试仪器要求

脉冲发生器：9999±1脉冲。

4.2.2 测试过程

图5 电子计数精度测试连接示意图

按图5连接，使脉冲发生器发出1000个脉冲给被测设备，读取抄表器显示的水量，按以下公式计算，被测设备计数精度在±0.1%范同即为合格。计数精度计算公式：

（Vα－1000）÷1000×100%

式中：α：被测设备转换系数，L/脉冲；

V：抄表器显示的水量，L。

5 结束语

综上所述，无线智能远传水表是一种新型的适合市场需求的抄表解决方案，依照以上设计的测试方法进行测量，满足规定参数指标要求的水表，在安装后工作状态稳定，水表数据采集准确，质量均为合格。

    远传水表是普通机械水表加上电子采集发讯模块而组成，电子模块完成信号采集、数据处理、存储并将数据通过通信线路上传给中继器、或手持式抄表器。

    表体采用一体设计，它可以实时的将用户用水量记录并保存，或者直接读取当前累计数，每块水表都有代码，当智能水表接收到抄表指令后可即时将水表数据上传给管理系统。

 

    远传水表安装要点

    1)、水表应安装在便于检修和读数，不受暴晒、冻结、污染和机械损伤的地方。

    2)、螺翼式水表的前端应有8~10倍水表公称直径的直管道，其它类型水表前后，宜有不小于300mm的直管道。

    3)、旋翼式水表和垂直螺翼式水表应水平安装；水平螺翼式和容积式水表可根据实际情况确定水平、倾斜或垂直安装；当垂直安装时水流方向必须自下而上。

    4)、对于生活、生产、消防合一的给水系统，如只有一条引入管时，应绕水表安装旁通管。

    5)、水表前后和旁通管上均应装设检修阀门，水表与表后阀门应装设泄水装置。为减少水头损失并保证表前管内水流的直线流动，表前检修阀门宜采用闸阀。住宅中的分户水表，其表后检修阀及专用泄水装置可不设。

    6)、水表井应防止淹没和雨水。

    7)、水表的方向应与它的型式相符。

    8)、当水表可能发生反转、影响计量和损坏水表时，应在水表后设止回阀。

    9)、冷热水表的安装要求除工作温度不同外，基本相同。热水表的最大工作温度为110℃。若热水表安装在锅炉或换热器前，为防止回流，应在水表后设止回阀。

    10)、远传水表安装有两种方式：仅起到户外抄表作用的远传水表安装较为简单，只要将水表输出系统与安装于户外的数据显示装置(中继器)相连接即可；另一种方式是将整个楼或整个小区的所有远传水表通过中继器和网络控制器连接到小区管理部门，通过终端设备进行统一管理。

    特点

    1、结构灵活、由大口径流量基表、控制盒、220V电压或大容量锂电池驱动电动球阀或蝶阀三部分组成。

    2、刷卡控制盒部分可以与流量基表分离，在50米范围内可延长，便于刷卡读数。

    3、测量精度准确、采用多流束基表，流量信号更准确可靠。

    4、采用MSP430系列超低功耗16位MCU，12位AD转换，计量更为准确。

    5、使用安全可靠、分两屏依次显示剩余水量、累计流量，用户能够方便的掌握用水情况。

    6、本表具有低水量提示功能，使用户有充足的时间提前购水。

    7、具有防磁、防拆卸、防剪断功能，有效地杜绝了盗氺行为和恶意的人为破坏。

    8、管理方便、射频卡预付费，先购水后用水，简化收费管理一表一卡，保密安全。

    随着科技的不断创新，以往采用人工抄表的方式上门抄表并收费的方式已经相对落后了，不仅影响着居民的生活质量而且还浪费大量的人力去来回奔波，有的时候家里没人在还要跑空趟。而且这样的抄表存在很大的弊端，因为水表上的数据抄取全靠人，很有可能会出现误抄、误报的现象。因此，无需人工抄表的远传式水表出现了。远传水表的出现从根本上改变了传统的抄表方式，间接的提升了水司的经济效益和社会效益。

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