智能無(wú)線水表的檢測(cè)技術(shù)研究

鄔嘉敏

廣州能源檢測(cè)研究院 廣東廣州 511447

水表在人們的生活中應(yīng)用廣泛，作為最常見的流量計(jì)量?jī)x器，水表數(shù)據(jù)準(zhǔn)確讀取能夠增加人們節(jié)水意識(shí)，提高水資源利用率，減少水源浪費(fèi)現(xiàn)象。合理利用水資源，不僅能保證群眾用水，對(duì)于供水企業(yè)的運(yùn)行也有著重要的作用。智能水表應(yīng)用過(guò)程中，能夠精確的檢測(cè)出居民用水量，提供保存、瀏覽、遠(yuǎn)程傳輸?shù)刃畔⒎?wù)，提高居民用水量檢測(cè)力度，隨著檢測(cè)技術(shù)不斷優(yōu)化，智能水表的使用是為水表發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 智能水表檢測(cè)技術(shù)概述

隨著我國(guó)電子應(yīng)用技術(shù)和電子元器件制造技術(shù)的快速發(fā)展，智能水表應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅有效地帶動(dòng)了相應(yīng)產(chǎn)品的進(jìn)步，還提升了供水企業(yè)對(duì)用戶用水資源的合理掌控。智能水表的應(yīng)用，提高企業(yè)對(duì)用水信息的處理能力，并優(yōu)化了用戶用水體驗(yàn)。

2 檢測(cè)用水量傳感器類型

傳統(tǒng)水表通過(guò)內(nèi)芯中葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)使水表進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，測(cè)得整體用水量，這種方式雖然能夠有效測(cè)量出用水情況，但是，對(duì)于水質(zhì)要求較高，如果水質(zhì)過(guò)差，會(huì)造成堵塞問(wèn)題，導(dǎo)致水表不能正常使用。而智能水表將傳統(tǒng)水表進(jìn)行技術(shù)改良，在基表上安裝傳感器，應(yīng)用這種傳感器技術(shù)能夠準(zhǔn)確采集到葉輪的數(shù)據(jù)，將測(cè)量信息變成計(jì)量脈沖負(fù)荷來(lái)進(jìn)行測(cè)量。傳感器的應(yīng)用避免了水質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提升了水量測(cè)量的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)信息快速準(zhǔn)確傳遞的同時(shí)，也提升了水資源的利用率，現(xiàn)代市場(chǎng)上常見的傳感器主要有3種[1]。①磁感式傳感器計(jì)數(shù)，磁感式傳感器在葉輪上裝設(shè)磁鐵，干簧管等元件，葉輪在水流沖擊過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳感器將單片機(jī)處理，將機(jī)械累計(jì)計(jì)量轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)，通過(guò)這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量用戶的用水?dāng)?shù)量。但是磁感器容易受到外界磁場(chǎng)的影響，在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生一定數(shù)值的測(cè)量誤差，但是成本低，而且體積小巧，容易安裝和使用，所以應(yīng)用廣泛。②振動(dòng)信號(hào)存在周期性的減弱，電感式傳感器通過(guò)采集振動(dòng)信號(hào)的衰弱規(guī)律來(lái)進(jìn)行水量計(jì)算，感應(yīng)器避免磁激勵(lì)，能夠適應(yīng)復(fù)雜的外界環(huán)境，準(zhǔn)確收集不同水質(zhì)的信息。③直讀傳感器，這種傳感器主要分成光電式傳感器和機(jī)械式傳感器兩種，光電式傳感器通過(guò)對(duì)光的反射，將激光管進(jìn)行定位，應(yīng)用接收齒輪反射激光脈沖信號(hào)，調(diào)節(jié)為脈沖電信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，根據(jù)齒輪產(chǎn)生的脈沖數(shù)來(lái)表現(xiàn)傳動(dòng)情況。而機(jī)械直讀傳感器由于受到內(nèi)部簧片和相關(guān)技術(shù)限制，存在機(jī)械阻尼巨大，在實(shí)際應(yīng)用中，穩(wěn)定性不強(qiáng)，存著許多不足。

3 智能無(wú)線水表檢測(cè)技術(shù)

雖然社會(huì)相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)抄表工作依據(jù)面對(duì)著巨大的難題，抄表工作數(shù)量巨大十分繁瑣，人工抄表方式不僅浪費(fèi)了大量的時(shí)間，而且數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，容易出現(xiàn)偏差和錯(cuò)漏的現(xiàn)象，工作過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生了大量的人工成本。數(shù)據(jù)通信工作通常會(huì)采用MBUS的有線通信方式，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)在實(shí)際工作中需大量布線，并且根據(jù)空間布局特點(diǎn)，有線通信技術(shù)無(wú)法滿足現(xiàn)代水表檢測(cè)工作需求，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，智能水表通信技術(shù)也得到一定程度地優(yōu)化，應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，增加檢測(cè)速度，提高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，而且在應(yīng)用中受到外界環(huán)境影響較小，從而得到了廣泛地應(yīng)用[2]。

3.1 NB-IoT 通信技術(shù)

NB-IoT通信技術(shù)是專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的窄帶射頻技術(shù)，應(yīng)用過(guò)程中構(gòu)建為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行消耗較小，降低了管理運(yùn)行成本，能夠穩(wěn)定升級(jí)。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，信號(hào)覆蓋力強(qiáng)，覆蓋范圍較大，而且使用功耗低，測(cè)量精度高，范圍廣，得到了廣泛應(yīng)用。

3.2 LoRa 通信技術(shù)

LoRa通信技術(shù)相比較其他技術(shù)而言，相對(duì)成熟，以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸技術(shù)，作為長(zhǎng)距離通信鏈路，為使用人員提供最簡(jiǎn)單的選擇，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，有效延長(zhǎng)壽命，大容量系統(tǒng)，擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)同時(shí)，在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行。數(shù)據(jù)傳輸速率范圍得到提高，LoRa通信技術(shù)測(cè)量范圍廣，而且可靠性較高。

3.3 Zigbee 通信技術(shù)

Zigbee通信技術(shù)速率較低，功耗無(wú)線通信協(xié)調(diào)，主要應(yīng)用在無(wú)線控制和監(jiān)控應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)據(jù)速率低，產(chǎn)生消耗小，而且支持多種網(wǎng)絡(luò)。Zigbee通信技術(shù)應(yīng)用電池較小，延長(zhǎng)了電池的使用壽命，在早期的水表研究中起到了重要的作用。

3.4 GPRS 通信技術(shù)

GPRS通信技術(shù)主要利用通信基站傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸主要是依靠授權(quán)波段，并且能夠有效抵抗外界干擾，信號(hào)有著極強(qiáng)的保密性，GPRS通信技術(shù)適應(yīng)許多終端設(shè)備，所以相較于其他通信技術(shù)，信號(hào)穿透性較弱，而且沒(méi)有雙向通信的功能，建造成本高，現(xiàn)在應(yīng)用已經(jīng)不斷減少。

4 發(fā)展前景

智能無(wú)線水表是科技化產(chǎn)物，從水表機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量到不同類型傳感器輔助，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提高，水表檢測(cè)技術(shù)在改進(jìn)過(guò)程中，水表計(jì)量數(shù)值越來(lái)越精確，耗能不斷減少，而且使用壽命不斷增加，隨著未來(lái)不斷發(fā)展，智能無(wú)線水表檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)用一定會(huì)更加廣泛，不僅能夠改善居民的用水情況，還能保證供水企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)收入，智能無(wú)線水表的應(yīng)用必然是未來(lái)水表技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

水表計(jì)量數(shù)值準(zhǔn)確，對(duì)水資源管理工作有著重要的意義。通過(guò)智能無(wú)線水表的應(yīng)用，優(yōu)化了水源監(jiān)控體系，提高了用水計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確率。傳統(tǒng)的人工抄表流程十分繁瑣，而且抄表過(guò)程中增加經(jīng)濟(jì)成本，浪費(fèi)人力資源。而智能無(wú)線水表通過(guò)使用遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)，優(yōu)化了居民用水體驗(yàn)。智能無(wú)線水表檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際工作中，滿足儀表生產(chǎn)和發(fā)展需求，提高智能無(wú)線水表用水量計(jì)量性能同時(shí)，對(duì)于智能水表的廣泛應(yīng)用，起到推動(dòng)作用。