一種小流量區水表檢測系統的開發

鄺瑞策

（廣東省臺山市質量技術監督檢測所，廣東臺山，529200）

0 引言

從現階段我國發展的實際情況來看，我國多數地區使用機械式水表進行水量檢測。而這種方式在進行數據記錄的過程中，基本上是利用人工進行數據的讀取工作，造成其數據的準確性極易受到人為因素影響。面對這種情況，我國在發展的過程中也積極地將計算機等技術應用于水表檢測系統中，提升檢測數據的準確性。在部分地區的實踐中也證明新型的檢測系統在實際應用的過程中檢測質量較高，能夠獲取到更加準確、及時、精確的數據。本文將以一種小流量區水表檢測系統為中心進行討論與分析。

1 水表檢測系統設計

1.1 水表檢測系統設計要求

有流量需要檢測系統，在設計的過程中有兩個方面的需求。第一方面是對于水表檢測系統的功能需求，要求是邀請制系統在實際應用的過程中，能夠對用水情況進行實時的監測，以及按照實際情況進行用水情況的數據記錄。而伴隨著智能化技術的發展，要求水表檢測系統在實際應用的過程中，能夠按照外界所給信息進行相應的反應。比如對用水數據進行處理的過程中，發現異常數據，能夠自主地進行報警[1]。第二部分則是對于數據，檢測系統在實際應用過程中，即數據的準確性，真實性以及及時性，在極大程度上影響相關技術人員數據分析質量。故而，在進行水表檢測系統設計的過程中，需要保證其系統在實際應用的過程中能夠真實準確以及及時的進行數據的記錄與傳遞。

1.2 水表檢測系統檢測平臺設計

水表檢測平臺是保證水表檢測質量的基礎設施，從實際情況來看，在進行社交檢測的過程中，其主要的組成部分分成九個部分，分別為穩壓罐、壓力表、水泵、進水閥、水表夾緊活塞、標準表、待測表、標準容器以及玻璃流量器。在這些設備中穩壓罐能夠使誰要檢測工作，始終處于較為穩定的狀態，而水表夾緊活塞則能夠提升水表安裝與拆卸的速度與效率，標準容器的使用則能夠在較大程度上降低檢測的誤差，流量計的使用則能夠輔助相關檢測人員更好的進行水表流量的調節。水表檢測系統檢測平臺設計基本結構如圖1所示。

圖1 水表檢測平臺結構示意圖

1.3 傳感器控制系統

傳感器控制系統在實際應用的過程中，能夠更好的對外界信息進行收集，輔助檢測系統更高質量地進行檢測工作，提升檢測的質量與效率。從實際情況出發，在進行傳感控制系統設計的過程中，將其分成，下位檢測終端以及上位微機控制系統兩個部分。下位檢測終端主要是由光電傳感器、檢測電路以及ZigBee模塊組成，光電傳感器在實際應用的過程中，主要是進行數據的檢測工作，在收集相應的數據后，將其轉換為電信號通過檢測電路傳遞到ZigBee模塊中。后各個ZigBee模塊將所收集的數據傳遞到ZigBee接收器中，有計算機進行數據的整理與分析工作。

圖2 傳感器控制系統結構示意圖

2 檢測原理

了解水表檢測系統的檢測原理，能輔助人們更高效地進行水表檢測系統的開發，提升水表檢測系統的應用質量與效率。

從水表檢測系統的運行情況來看，在水流通過水表時，會帶動其內部葉輪的旋轉，而水流的速度與葉輪的轉速程正相關關系。用v代表水流過程中的葉輪轉速，k代表系統的比例系數，而V則代表流過水表的水流體積，則三者之間的關系可以用以下的表達式進行表達。

2.1 水表檢測系統誤差原因

水表檢測系統在實際應用的過程中，其產生誤差的因素，主要可分成，非人為因素以及人為因素兩種。

2.1.1 非人為因素

雖然檢測系統在實際應用的過程中，產生誤差的非人為因素較多，如供水管道堵塞，供水管道氣壓，水表走向等。不如水表在實際應用的過程中，由于使用時間較長，其內部產生腐蝕結構情況，供水管道所產生的雜質極易產生脫落情況，而這些雜質墜入水中后，可能會對檢測系統產生損傷，進而影響檢測結果。或者是水管在實際應用的過程中，外部的空氣進入到水管中，由于水與空氣之間存在差異，造成檢測數據出現問題。以及空氣的滲入，也會使水管在實際應用的過程中，處于一種容易腐蝕的狀態中，影響設備應用質量。

2.1.2 人為因素

由于人為因素而造成的檢測誤差主要有以下幾個方面。第一，制造單位在進行水表制造的過程中，為了節約資金，選取質量較次的材料進行水表的制作，其應用質量較低，在實際應用的過程中，容易產生計量誤差。以及劣質的材料所制造的水表，在實際應用的過程中容易產生損壞，影響檢測質量。第二，檢測水表選擇失誤。從實際角度出發，不同地方其用水存在較大的不同，而且對手表的要求也存在較大的不同，部分單位在進行水表安裝的過程中沒有按照其實際情況進行了選擇，造成水表難以對其數據進行準確的檢測。第三，水表安裝不規范。雖然在安裝的過程中，需要嚴格地按照其安裝要求進行安裝，才能夠保證其檢測數據的準確性。而部分施工單位對于水表安裝要求認識程度并不高，安裝的過程中沒有按照其要求進行安裝，造成水表在實際應用的過程中沒有發揮其應有的作用，監測數據存在疑點。

2.2 水表檢測系統誤差排除方法

在進行檢測工作前，需要安排相關的人員對檢測系統進行再次的測試，保證檢測系統的應用質量。

進行樣本的檢查，對檢測的水樣進行再次檢查，確保水樣中沒有空氣等成分的殘留，降低空氣等因素對于檢測結果的影響。

進行員工的培訓工作，對于檢測人員進行較為嚴格的培訓，使其了解檢測的整個流程，在進行水表檢測系統質量檢測的過程中，能夠嚴格地按照檢測流程進行檢測，提升檢測的規范性以及檢測結果的準確性。

2.3 水表檢測系統誤差計算

現階段我國在進行水表檢測系統檢驗的過程中，主要是通過比較法進行檢驗。首先要求相關人員，在進行檢測前，將標準表與被檢測表串聯在一起，一同使其流過相同量的水。后對兩個水表的檢測數據進行記錄[2]。將標準檢測表中的數據記錄為V0。將被檢測表中所記錄的數據記為V。則其檢測中的誤差可以用以下的公式進行表示。

在進行檢測的過程中，由于所使用的檢測水表的型號以及檢測條件等多個方面均保持一致，故而，其系統的比例系數k數值一致。將其公式與第一部分公式進行整合則可以獲得如下所示公式。

其中v0表示標準表中葉輪的轉速而v表示被檢測表中葉輪的轉速。

本文所使用的檢測系統在實際應用的過程中其使用葉輪帶動梅花轉子，進而進行數據的記錄，而梅花轉子在實際應用的額過程中每轉一周會產生6個脈沖，所以其葉輪的轉速也可以用v=f/6來表示，其中f代表脈沖頻率。

由上述的分析，可知，水表檢測誤差也能夠使用以下的公式進行表示。

從這個公式中可以看出，在進行水表誤差判斷的過程中，檢測人員可以利用水表檢測中的脈沖間隔進行檢測誤差的判斷。在這個過程中需要注意的是，梅花轉子在實際應用的過程中其在小流量區的轉速較為緩慢，脈沖間隔較長，且檢測數據較為穩定。而在大流量區，梅花轉子轉速較快，脈沖時間較短，其檢測數據也呈現出一定的不穩定。

3 檢測結果分析

為保證檢測結果的準確性，在進行檢測前，需要保證其檢測設備以及參數的一致性，本文在進行加測的過程中所使用的檢測設備為LXS-15E型旋轉翼式冷水水表，所選擇的小流量點為Q=150L/h.

3.1 檢測流程

從檢測實驗的實際情況出發，在進行檢測的過程中，主要分成4個步驟。第一，在進行檢測前，相關檢測人員需要將待測水表與標準容器進行連接，并對其誤差值進行。第二，檢測人員需要將待測水表，標準表進行并聯，利用傳統方式進行檢測。第三，將檢測表與待測表進行串聯，利用傳感檢比較法進行測量。第四，對所檢測的數據進行收集，并對數據進行比較分析工作。

3.2 檢測數據分析

所檢測的設備有10個，對其檢測數據的平均值進行收集，并進行比較。

在利用標準容器檢測法進行檢測的過程中所檢測出的平均數值為T=3.78min,E=-0.648%。

在利用傳統標準表比較法進行檢測的過程中所檢測出的平均數值為T=3.71min,E=-0.72%。

在利用傳感器比較法進行檢測的過程中所檢測出的平均數值為T=25.45s,E=-0.499%。

從檢驗數據的分析中可知，新型的傳感器比較法，在實際應用的過程中，檢測時間更加短而檢測數據的準確性也更高，具有較高的推廣應用價值。

4 結束語

水表檢測系統在現階段的生活中有著極其重要的作用，而伴隨著時代的發展，我國技術也在不斷的進行改進與完善，原有的水表檢測系統在實際應用的過程中，檢測數據質量較低，難以滿足現階段人們對于水表檢測系統的實際需求。我國在水表檢測系統發展的過程中，需要積極地將最新的技術，材料等引入到水表改進工作中，提升水表應用質量。