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仪表知识

水表的3个发展历程

作者:五颗星 日期: 2023-03-24 点击次数:

行业发展初期,国内水表多为传统机械水表产品,即通过水流冲击叶轮,叶轮传动进行流量积算,并通过表盘指针转动显示水流速度。传统机械水表因其通过简单机械装置传动进行计量,具有计量精度低、始动流量高、传动部件易磨损、抗干扰能力弱、使用寿命短等缺点,其实际使用中依赖人工抄表、无法控制流量等问题亦难于解决。


智能机械水表与传统机械水表并存阶段

2003年以来,随着传感器应用技术、远程通讯技术、无线射频技术的逐步成熟,以及一户一表、阶梯水价等政策的推行,通过在机械水表上设置机电转换装置,智能机械水表应运而生。智能机械水表可实现数据远传、预付费用水、网络阀控等功能,并随着相关信息技术的成熟应用,产品功能逐步丰富,在一定程度上满足了供水管理信息化应用需求,但其核心计量方式仍采用机械运动装置,在计量原理和计量性能上与机械水表并无本质区别。

电子流量传感技术开始在水表中应用

2013年以来,行业内优势厂商尝试计量技术创新,摒弃了传统机械水表的叶轮计量技术,将超声波、电磁、射流等电子传感技术应用于水计量领域,形成以电子传感技术为基础的电子水表。相比智能机械水表,电子水表一方面具有计量精度高、无磨损、压损小、始动量低、等方面优异特性,计量性能大大提升;另一方面,可进行双向流量计量、具备瞬时流量显示功能,并通过与现代通讯技术深度融合,能够实现流量实时抄读、管网漏损检测、压力在线监测、数据挖掘分析等功能,更好满足现代城市智慧水务管理需要。


参考水表现行的国家标准,可将智能水表分为带电子装置的机械式水表与电子式水表两大类。




带电子装置的机械式水表



这类水表的特点是基表采用传统的机械式水表,通过在水表上设置机电转换装置,将原水表的机械读数转换成电信号数据,由水表内部装设的信号处理元件或电控阀等机构对数据进行采集、传输和储存,按结算交易方式的要求进行自动或人工控制,实现数据远传通信、预付费、阀控等功能。




电子式水表



所谓电子式水表,就是流量传感部分不含机械运动部件的水表,国外也有称其为固态水表(Solid State Water Meter),用无机械运动的电磁、超声、射流等原理,具备测量准确度高、范围宽、使用寿命长、压力损失小、长期工作稳定等特性。



在各类采用电子传感技术的电子水表中,由于射流水表目前国内外研制、生产射流水表的单位较少,尚处于起步阶段;电磁水表在结构复杂度、电池续航、防电磁干扰、成本效益等方面还需进一步改进;因此目前能够较好实现商业化应用的为超声水表。目前超声水表在户用水表以及管网、工业用的大口径水表中均已成熟应用。就欧美成熟市场而言,超声水表为智能水表的主流技术路线之一。



电磁水表是专为水工业设计,满足城市供水确保准确的水费计算,广泛应用于现场无电源供应场所,如城市供水、污水处理、水利工程等行业。电磁水表特殊设计的传感器励磁系统和高性能锂电池供电系统,并采用了16位嵌入超微功耗处理器,具有全数字量信号处理、测量稳定、测量精度高、抗干扰能力强等特点,实现自动双向流量测量,现场瞬时流量、正反向累计总量显示,自诊断故障报警和GSM数据无线远传等功能,用户通过强大的GSM/GPRS/CDMA远程管理软件系统可实现流量计数据无线远传,存储等功能。



目前,已投入应用的智能水表产品主要有:在机械式水表上加装电子装置的电子远传水表、电子远传阀控水表、预付费水表以及可带数据远传与阀控功能的超声波水表、电磁水表等等。



而根据抄表智慧化手段来看,目前常见的方式有:NB-IoT水表、LoRa水表与GPRS水表等。首先让我们了解一下这三种通讯技术:



NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT使用授权频段基于运营商全球覆盖最为广泛的网络可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,享有更好的服务。



LoRa的诞生比NB-IoT要早些,LoRa工作在非授权频段,故不需要额外付费,LoRa协议比NB-IoT更简单,更容易开发,相对成本少。LoRa节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠,电池寿命更长。



GPRS是通用分组无线服务技术的简称。对于分组交换模式,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道,从而提高了资源的利用率,相对链接时间长支付费用却低。GPRS可提供高达115kbps的传输速率,传输速率高。



NB-IoT
GPRS



对于供水企业来说,NB-IoT远传水表虽然起步晚,但是应用效果比GPRS水表更好。



就无线抄表方案来说,GPRS水表远程抄表起步早,它解决了人工抄表一系列问题,它比人工抄表技术先进,效率更高,更安全。但是GPRS远程抄表也有缺点导致无法大面积推广,如通讯基站用户容量小,功耗高,信号差等。而NB-IoT远传水表就不一样了,它选用了技术成熟的窄带物联网技术,可以很好解决了GPRS水表采集数据过程遇到的这一问题,NB-IoT远传水表在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量,相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍;更低功耗,在相同的使用环境条件下NB-IoT终端模块的待机时间可长达十年以上;新技术信号覆盖更强(可覆盖到室内与地下室)等。