淺談自動(dòng)抄表系統(tǒng)各種表具工作原理及影響開通使用的問題

　　聊城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院劉璟

　　三表自動(dòng)抄表系統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀不容樂觀。隨著國家“康居工程”的推廣，智能化小區(qū)的建設(shè)，三表自動(dòng)抄表系統(tǒng)已逐漸普及，但由于種種因素，絕大多數(shù)自動(dòng)抄表系統(tǒng)卻都未能開能運(yùn)行，投了自動(dòng)抄表系統(tǒng)的錢卻仍用人工抄表的現(xiàn)象仍較為普遍。如果這種情況不能得到有效改變，自動(dòng)抄表行業(yè)必將受到嚴(yán)重影響，其負(fù)面影響將波及到房地產(chǎn)行業(yè)、自來水等專業(yè)公司、智能化產(chǎn)業(yè)以及廣大居民的日常生活。

　　先談?wù)劯鞣N類型表具的工作原理及問題：

　　一、普通遠(yuǎn)傳表具工作原理及誤差產(chǎn)生原因分析：

　　遠(yuǎn)傳表具不斷的發(fā)出脈沖信號(hào)，然后用采集器對(duì)脈沖進(jìn)行采集、累加、存儲(chǔ)和傳送，這類表具統(tǒng)稱為有源發(fā)訊表具或脈沖表都屬于有源表。有源表在實(shí)際的計(jì)量工作過程中，一個(gè)最基本、最重要的條件是必須維持穩(wěn)定、可靠、不間斷的供電。有源表產(chǎn)生脈沖的傳感器可分為：“霍爾元件型”、“干簧管型”和“光電轉(zhuǎn)換型”，其基本原理：

　　1.霍爾元件型：在普通轉(zhuǎn)盤技術(shù)的水表(或天然氣表)中加滿霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器�；魻栐�件固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁體安裝在計(jì)數(shù)盤位上，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，永磁鐵經(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。

　　2.干簧管型：在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的水表中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計(jì)數(shù)盤位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，永磁鐵經(jīng)過干簧時(shí)，干簧管的簧片開閉一次，由此輸出一個(gè)計(jì)量脈沖。

　　3.光電轉(zhuǎn)換型：在電表的轉(zhuǎn)盤處裝一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)盤上有一條槽，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，溝槽經(jīng)過光輸時(shí)轉(zhuǎn)換器完成一次光電轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。

　　脈沖數(shù)量的準(zhǔn)確度決定系統(tǒng)的計(jì)量精確度。以有源水表的脈沖誤差產(chǎn)生原因分析為例：

　　(1)機(jī)械振動(dòng)：將產(chǎn)生干簧管得誤脈沖輸出，雖然從技術(shù)角度可以采用一些濾波計(jì)數(shù)來減少這種影響，但不能完全消除。干簧管型有源水表產(chǎn)生的此類誤差尤為突出：這是由于水管系統(tǒng)中存在“水錘現(xiàn)象”。

　　(2)電磁干擾：有表輸出的脈沖信號(hào)在傳輸過程中很容易因受電磁干擾而產(chǎn)生誤差，而且脈沖信號(hào)不像數(shù)字信號(hào)那樣可以完全采用可靠的抗干擾技術(shù)來實(shí)現(xiàn)可靠的傳輸，這是任何一種有源表都難以解決的誤差。

　　(3)供電問題：任何有源表都必須保證電源不間斷的供給，一旦斷電，便停止脈沖數(shù)計(jì)量，脈沖數(shù)少計(jì)，因而產(chǎn)生系統(tǒng)自動(dòng)抄表數(shù)與實(shí)際表具數(shù)的不一致，而現(xiàn)場(chǎng)供電的可靠性恰恰又不能有自來水等專業(yè)公司或系統(tǒng)集成商來完全把握�，F(xiàn)場(chǎng)電源的這種不可把握性，隨時(shí)可令系統(tǒng)產(chǎn)生誤差甚至癱瘓。

　　(4)水表倒轉(zhuǎn)：水表在某些情況下會(huì)反轉(zhuǎn)，如停水時(shí)水表會(huì)反轉(zhuǎn)，一些高層的水表也會(huì)反轉(zhuǎn)。技術(shù)盤位剛好經(jīng)過磁鐵位置，產(chǎn)生一次正常的計(jì)量脈沖，如果這時(shí)反轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生“第二個(gè)脈沖”的誤差信號(hào)。而有源表的采集器是不能分辨正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)情況的，只要是脈沖，便進(jìn)行累計(jì)式的計(jì)量。

　　(5)退磁現(xiàn)象：“干簧管型”和“霍爾元件型”有拳表內(nèi)傳感器的核心部件之一—永磁鐵，隨著時(shí)間的延長會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，使得干簧管(霍爾元件)在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過時(shí)不能輸出脈沖，從而導(dǎo)致脈沖少計(jì)。

　　二、有源表存在的問題：

　　1.初始化及維護(hù)工作量大：由于“有源表”的工作方式是脈沖累加方式計(jì)量，因此必須為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器簡(jiǎn)建立一個(gè)初始值，即對(duì)每個(gè)有源表進(jìn)行人工抄表后將表的實(shí)際值輸入數(shù)據(jù)采集器，這個(gè)過程叫初始化。有源抄表系統(tǒng)運(yùn)行的前提條件是必須先進(jìn)行初始化。系統(tǒng)一旦掉電或因其它原因(如下所述的自來水盜用)引起誤差后，就必須重新進(jìn)行初始化，這種維護(hù)的工作量非常巨大，而且很難預(yù)測(cè)。一旦大面積推廣，便很難準(zhǔn)確地掌握是否有足夠的維護(hù)力量保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　2.易被盜用：

　　(1)供電線先剪后接：每月自來水公司抄表完后，將供電線剪斷，15天后再接通，有源表繼續(xù)正常計(jì)量，自來水公司本月同樣能抄到采集器內(nèi)存儲(chǔ)的水表數(shù)據(jù)。而在供電線被剪斷的15天內(nèi)，沒有供電的有源表是不工作的，水表照轉(zhuǎn)，計(jì)量脈沖信號(hào)丟失，則用戶盜用了15天的水。

　　(2)磁鐵強(qiáng)磁場(chǎng)干擾：“霍爾型”、“干簧管型”有源表內(nèi)的核心部件是永磁鐵，外加磁鐵產(chǎn)生的強(qiáng)大吸引，干擾了計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤的正常力矩，導(dǎo)致一次表產(chǎn)生計(jì)量誤差，特別是對(duì)“干簧管型有源表”而言，其干簧管則會(huì)處于長期的吸合狀態(tài)，脈沖輸出全部丟失，自來水同樣被盜用。

　　(3)許多有源自動(dòng)抄表系統(tǒng)都具有防剪、防磁干擾等監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能，但這種功能的提供必須相當(dāng)有效和完善，對(duì)系統(tǒng)來說，增加了成本，而現(xiàn)有的有源系統(tǒng)的這種功能使用的實(shí)際情況并不如人意。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)角度分析，這種功能的增添，正說明了有源自動(dòng)抄表系統(tǒng)存在被盜用的缺陷，事后的監(jiān)測(cè)和報(bào)警無疑給使用者帶來無窮的麻煩、心理的不安和對(duì)系統(tǒng)的不信任。

　　3.電能耗費(fèi)：“有源表”不間斷的供電采集系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能消耗，整個(gè)城市以年度計(jì)算，維持費(fèi)用可觀。

　　“有源脈沖表”存在的以上缺陷，極大地阻礙了自動(dòng)抄表系統(tǒng)進(jìn)入“實(shí)用階段”。無源遠(yuǎn)傳水表成功突破了上述技術(shù)瓶頸，使得遠(yuǎn)傳水表及抄表系統(tǒng)在工作可靠、抄送準(zhǔn)確、免維護(hù)三大核心技術(shù)問題上取得了重大突破。自動(dòng)抄表系統(tǒng)真正進(jìn)入了“實(shí)用階段”。

　　三、無源直讀式遠(yuǎn)傳水表工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)：

　　在旋翼式水表地基礎(chǔ)上在表內(nèi)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，上蓋內(nèi)部裝有CPU與單片機(jī)組成的數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)集中顯示器可連接和處理60只水表數(shù)據(jù)。如擴(kuò)展可處理器256只水表數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)平時(shí)不工作，抄表時(shí)集中顯示器逆向加電后通過光電變換技術(shù)將水表的指針示值讀取傳輸?shù)綌?shù)據(jù)集中顯示器，數(shù)據(jù)經(jīng)邏輯判斷進(jìn)存儲(chǔ)器內(nèi)。抄表是按動(dòng)觸摸開關(guān)，每戶數(shù)據(jù)就能顯示在LCD顯示屏上或通過232接口遠(yuǎn)傳至計(jì)算機(jī)，利用收費(fèi)軟件即可形成收費(fèi)系統(tǒng)。

　　無源遠(yuǎn)傳水表優(yōu)點(diǎn)：

　　1.自動(dòng)記憶碼輪位置，不是脈沖累加式計(jì)量，無需初始化。系統(tǒng)在首次開通及出現(xiàn)故障維修重新啟動(dòng)后都無需對(duì)表初始化，維護(hù)的工作量得到極大的降低，在自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中具有極大的推廣價(jià)值。

　　2.無源遠(yuǎn)傳水表直接傳送數(shù)碼，而非脈沖信號(hào)。它不僅不受機(jī)械震動(dòng)影響，同時(shí)對(duì)電磁干擾也具有極高的抗干擾性，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。

　　3.無源遠(yuǎn)傳水表日常工作無需供電，這是具有革命意義的技術(shù)進(jìn)步，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。

　　4.由于無源遠(yuǎn)傳水表記憶的是碼輪位置(而非脈沖)，因此水表發(fā)生倒轉(zhuǎn)情況時(shí)，自動(dòng)抄表數(shù)據(jù)與一次表具的讀數(shù)保持一致。

　　四、IC卡智能水表工作原理及存在的問題：

　　工作原理：以非接觸IC卡(射頻卡)作為媒體，由它將各種信息輸入表中控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閥供水，水量到報(bào)警值或用盡，即自動(dòng)關(guān)閥，中斷水的供應(yīng)，液晶顯示器并顯示特定標(biāo)志提示用戶購水，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制，達(dá)到“先買水，后用水”的目的。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　可以有效控制用戶在不繳款的情況下自動(dòng)斷水，增加收費(fèi)單位的資金回籠。不需抄表人員上門抄表。

　　缺點(diǎn)：

　　1.電磁閥在長期工作中如果失靈，電磁閥不能閉合，用戶就會(huì)白白用水，而且售水單位不易發(fā)現(xiàn)，給售水單位造成損失。如果用戶充值卡費(fèi)用未用完時(shí)電磁閥關(guān)閉，售水單位與用戶易發(fā)生矛盾。

　　2.如果充值卡密碼被盜或被破譯，就會(huì)給售水單位造成極大損失。

　　3.充值卡擺放不當(dāng)，受強(qiáng)磁干擾后易損壞。

　　4.售水單位必須保證24小時(shí)不間斷服務(wù)，營業(yè)點(diǎn)分布要合理，否則給用戶帶來極大的不便。

　　5.對(duì)供水單位的經(jīng)營管理造成麻煩。

　　影響自動(dòng)抄表系統(tǒng)正常開通運(yùn)行存在的問題主要有三個(gè)：

　　一.技術(shù)層面的因素：

　　許多系統(tǒng)未能真正把握自動(dòng)抄表的核心技術(shù)，造成系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確性低，系統(tǒng)可靠性差;

　　系統(tǒng)的維護(hù)性不好，維護(hù)、維修工作量太大。

　　影響自動(dòng)抄表系統(tǒng)可靠、準(zhǔn)確運(yùn)行的技術(shù)問題主要有兩個(gè)：

　　1.遠(yuǎn)傳表具能否可靠、準(zhǔn)確的送出遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù);

　　2.小區(qū)內(nèi)的傳輸網(wǎng)絡(luò)(包括向?qū)�業(yè)公司的傳輸)建立是否達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(硬件結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式、通訊協(xié)議等諸方面)，從而使數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。目前許多自動(dòng)抄表系統(tǒng)不能很好運(yùn)行，都在于未能有效解決好這兩個(gè)核心問題。而通過公共媒介(電話、Internet)向?qū)�業(yè)公司抄表中心電腦傳輸數(shù)據(jù)是成熟的技術(shù)運(yùn)用問題，相應(yīng)的硬件、網(wǎng)絡(luò)都是現(xiàn)成的，而且完善的，只要進(jìn)行相應(yīng)的軟件開發(fā)即可。就兩個(gè)核心技術(shù)而言，傳輸網(wǎng)絡(luò)的問題對(duì)于有較強(qiáng)開發(fā)實(shí)力的企業(yè)來說應(yīng)當(dāng)不成問題。目前一般采用485或LonWorks技術(shù)來構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其技術(shù)本身是完全成熟的，開發(fā)單位只要正確組網(wǎng)并制定出完善的通訊協(xié)議就能確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆�(wěn)定可靠。

　　因此最關(guān)鍵的技術(shù)問題是遠(yuǎn)傳表具計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

　　二.維護(hù)保養(yǎng)方面，過了質(zhì)保期后由于維護(hù)資金無從落實(shí)，往往使系統(tǒng)得不到及時(shí)的維護(hù)維修，從而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　三.有關(guān)各方(專業(yè)公司、開發(fā)商、物業(yè)公司、系統(tǒng)集成商等)未能很好的協(xié)調(diào)各自的責(zé)、權(quán)、利關(guān)系，從而影響整個(gè)工作流暢運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　自動(dòng)抄表系統(tǒng)核心技術(shù)的解決是產(chǎn)品制造商和系統(tǒng)集成商的責(zé)任，而后二者的解決則可能有賴于政府有關(guān)部門的協(xié)調(diào)。有理由相信，隨著這三方面問題的有效解決，自動(dòng)抄表行業(yè)的春天必將到來，它除了能惠及產(chǎn)品生產(chǎn)商及系統(tǒng)集成商之外，也必將惠及各專業(yè)公司(自來水公司、煤氣公司等)、房地產(chǎn)商、物業(yè)公司和廣大居民。

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