機械式水表誤差檢測及校準方法的改進方法研究

摘" 要：水表在持續工作的過程中，可能出現性能波動、構件老化問題，影響工作質量，需要加強誤差分析、性能校準。當前可用于機械式水表誤差檢測的方法包括指針位置分析、數據統計、現場用水信息分析等，為提升誤差檢測、校準水平，實際工作中可以應用現代技術尋求改進。模擬分析結果表明，新式技術具有良好的應用效益，能夠有效實現誤差評估和性能校準。未來還應重視工作一體化和預防性，保障水表工作水平。

關鍵詞：機械式水表 "誤差檢測 "校準方法 "信息技術

中圖分類號：TH81

Research on Improvement Methods for Error Detection and Calibration of Mechanical Water Meters

JIN Fuying

Beijing Water Group Jingzhao Water Meter Co.， Ltd.， Beijing， 100176 China

Abstract： During the continuous operation of water meters， performance fluctuations and component aging may occur， affecting the quality of work. Therefore， iIt is necessary to strengthen error analysis and performance calibration. The current methods available for error detection in mechanical water meters include pointer position analysis， data statistics， on-site water use information analysis， etc. With the goal of improving error detection and calibration levels， moderninformation technology can be applied in practical work to seek improvementto provide assistance. Simulation analysis results shows that the newrelated technologies have good application benefits and can effectively achieve error evaluation and performance calibration. In the future， we it should also attach importance to work integration and prevention to ensure the level of water meter operation.

Key Wwords： Mechanical water meter; Error detection; Calibration method; Information technology

機械式水表是一種傳統的水務工作設備，在各地的應用仍然比較廣泛。其主要依賴機械構件對終端用水信息進行記錄、呈現，通過人工讀表的方式，了解目標用戶的用水信息。在持續應用、過負荷工作的情況下，機械式手表的老化問題不可避免，也可能因此而出現數據誤差，表現為用水量與水表實際呈現的數字存在一定差異，或高或低，不能真實反映用戶的用水信息，也影響水務部門抄表和信息統計工作^[1]。因此，加強機械式水表誤差檢測與校準并尋求改進顯得很有必要。

1 "機械式水表誤差檢測方法

1.1" 指針位置分析

分析指針位置，可以快速獲取當前、此前機械式水表所屬終端的用水信息，是一種較常見的誤差檢測方法。該方法可以細分為兩種方式：一是實時檢測；二是周期對照。實時檢測模式下，要求暫停供水作業，對機械式水表的指針進行觀察。原則上，供水中斷后，機械式水表的指針應固定在某一位置恒定不定；供水作業恢復后，指針繼續移動。通過反復的供水啟停，對指針位置進行觀察，評估其是否出現反復跳動、轉速異常等情況^[2]。周期對照也要求系統處于非供水狀態下，當日完成機械式水表指針位置的分析、記錄，次日對其位置進行對照，分析在非供水狀態下指針位置是否出現變化，以變化（如果出現）幅度為基礎，確定機械式水表的誤差視頻。指針位置分析法的優勢在于直觀方便，但是，當肉眼觀測時，本身的誤差不可消除，因此，這種方式的科學性比較有限，不能完全有效獲取水表誤差水平^[3]。

1.2" 數據統計

數據統計法是一種基于客觀數據進行誤差分析的工作方法，要求根據機械式水表連續多個工作日的記錄信息組織對照，計算平均誤差，再根據平均誤差的分析結果判斷水表的誤差水平。從一般原理上看，絕大多數機械式水表工作特點相同：終端用水過程中，水流帶動內置機械設備，后者再帶動水表內置工作構件轉動，使指針位置持續變化，水流速度越快，指針轉動的速度越快；供水中斷時，指針不再轉動^[4]。可以在中斷供水的情況下對水表指針信息進行記錄，然后次日、后日反復進行觀察、記錄。如此持續若干工作日，并統計指針位置出現的改變。如果其變動平均值小于0.5%，可以認為機械式水表誤差水平較低，符合使用標準。要求上，取樣次數越多，信息處理精度越理想。數據統計法的優勢在于能夠從長線角度進行誤差信息收集，科學性較高，但耗時較多，并且分析期間對應終端無法常規用水，對其生產、生活有一定影響^[5]。

1.3" 現場用水信息分析

現場用水信息分析是一種兼具客觀性、高效率的分析方法。

按照圖1所示流程，在組織現場用水分析前，需要首先對水表所示信息進行記錄，完成記錄且核對無誤后，啟動工作設備，要求設備按照固定額度進行放水作業。基于避免浪費的目的，可以根據終端工作、生產或生活需求進行放水，并且避免放水額度過大。完成放水作業后，二次對水表信息進行記錄，如果水表前后所示信息與放水額度相同，或相似度達到99.5%以上，即便存在少許誤差，也可以認定機械式水表的工作能力無異常，誤差可以接受^[6]。如果水表前后所示信息與放水額度不同且差異過大，則需要重復進行測試。二次測試仍不合格，表明機械式水表的誤差過差，應考核更換。如果二次測試結果合格，則需要綜合初次測試和二次測試的總體結果，結果不合格仍需要考慮更換水表。現場用水信息分析的優勢在于直觀性較強，并且能夠快速獲取對應結果信息，但需要考慮用水浪費問題，科學進行水表信息記錄，以保證對照結果真實、可靠^[7]。

2 "機械式水表誤差檢測和校準的改進方法

2.1" 技術原理

從改進角度出發，首先著眼于人工作業誤差控制，同時關注使用信息技術替代傳統作業技術，提升對各類信息感知的敏銳性、實時性，從不同環節消減誤差水平，最終提升誤差檢測、校準工作質量。例如：高精度數字測速算法，主要通過反射式激光傳感器檢測水表始動元件的轉速，并與標準表的轉速進行比較，求得被測表相對于標準表的誤差，并據此進行校準^[8]。

該方法主要原理在于，利用反射式激光傳感器可以在現場端實時作業的方式，快速、精準地進行信息采集。與此同時，調取標準數據，再對比實時信息和標準信息，如果二者相同或高度相似（相似度達到99.5%以上），表明機械式水表雖然小有誤差仍可接受。如果二者不同、差異較大，超過0.5%，可以對水表進行性能分析和校準，使其與標準水表相同或基本相同。該技術沒有改變機械式水表一般意義上的對照分析模式，但重視利用現代技術方法提升信息采集質量，可以消除人工作業的誤差，有助于提升檢測、校準工作質量。

2.2" 技術應用方式

高精度數字測速算法應用過程中，需要搭建匹配工作需要的作業系統。該系統主要包括傳感器、計算設備、可視化模塊以及輔助模塊等，其組合形成如圖2所示。

按照圖2所示模式，分布在作業系統內的傳感器，對系統的用水信息進行實時采集和記錄，并交由智能模塊進行分析，遠程提供程序支持。智能分析結果用于對照，作為后續處理、記錄的依據。默認當前供水壓力不變，標準水表的轉速信息也應固定不變，穩定為Xr/min，實際工作中，機械式水表可能因種種因素而出現性能波動，其轉速可能略高于或略低于Xr/min，反射式激光傳感器檢測水表始動元件的轉速獲取其實時信息，可以匯總為一個數集：

[min……0.98X；0.99X；X；1.01X；1.02X……max]

如果數集中min、max處于可允許的范圍內，表明該水表的誤差可以接受，無須過多進行處置。如果min、max過小或過大，超過可允許的誤差范圍，可以對其進行調整或更換，完成校準后，再按照圖2所示流程進行重復檢驗、重復記錄，直到校準工作所獲成果符合工作需要。

2.3" 模擬分析

對某企業的機械式水表工作情況進行分析，分別使用傳統誤差分析方法與信息化工作方法（高精度數字測速算法）進行誤差分析。該水表為更換的新設備，誤差極小，為便于組織對照，對水表功能進行調整，使其出現較大誤差服務實驗工作。實驗分為兩組：一是常規標準實驗，即在未對水表進行調整的情況下，利用傳統指針位置分析、數據統計、現場用水信息分析、高精度數字測速算法進行誤差評估；二是誤差實驗，即對水表進行性能調整，使其出現誤差，再重復利用指針位置分析、數據統計、現場用水信息分析、高精度數字測速算法進行誤差評估。校準工作根據誤差分析結果進行。

從結果上看，在常規無誤差的情況下，指針位置分析、數據統計和高精度數字測速算法均可識別其特點，認定機械式水表未見誤差，但現場用水信息分析法，錯誤認定水表存在誤差，經校準后誤差增加。分析認為，這與系統內原本存有一定量的水有關。在設定了機械式水表誤差后，這4項技術均可發現誤差問題，經過校準后，指針位置分析、數據統計、現場用水信息分析法下誤差有所縮小，高精度數字測速算法下，誤差問題得到發現和有效處理，基本消除。這表明，各類工作方法均可發現機械式水表誤差，服務檢測和校準，但高精度數字測速算法校準方面的優勢更突出，可以基本消除誤差問題。

3 ""機械式水表誤差檢測及校準方法的發展趨勢

從趨勢上看，機械式水表誤差檢測及校準方法未來發展更關注一體化、預防性。其中，一體化是指在組織機械式水表誤差檢測、校準的過程中，關注多項技術的聯動，一次性處理誤差檢測、校準工作。如信息技術下的自適應工作法，可以應用于機械式水表工作，主動完成誤差檢測和周期校準。同時，周期自適應檢測也有助于消除尚未出現的較大誤差問題、隱患，保證機械式水表的工作能力。

4" 結語

綜上所述，機械式水表誤差檢測是保證其工作性能的重要措施，當前可用技術方式包括指針位置分析、數據統計、現場用水信息分析等，不同方式的原理各有差別，實際工作中也存在適用性方面的區別。從改進角度出發，可利用數字化技術、傳感分析的方式，對機械式水表誤差進行精準評估。結合模擬分析結果，可知信息技術下機械式水表誤差檢測和校準效果更理想。從發展角度上看，建議采用一體化思路組織機械式水表性能分析，并預防多見問題，避免其出現工作性能方面的異常、波動。

參考文獻

[1]鐘琳琳，婁嘉駿，夏鳳，等.小口徑超聲水表安裝方式對測量準確度的影響[J].中國儀器儀表，2024（3）：48-51.

[2]倪帥.冷水水表示值誤差測量結果不確定度評定[J].品牌與標準化，2023（6）：24-26.

[3]劉新星，楊建琳，鄭海霞，等.水錘對多流束旋翼式水表測量誤差的影響分析[J].儀表技術，2023（4）：70-72，78.

[4]岑志波，周盛薇，周娟.基于改進BP神經網絡的遠傳水表示值誤差補償方法[J].中國計量大學學報，2023，34（2）：172-178.

[5]馬敏.基于活塞液體流量標準裝置檢定系統的設計與實現[D].濟南：山東大學，2023.

[6]為什么水表計量會出現誤差？如何解決水表誤差？[J].計量與測試技術，2023，50（01）：78.

[7]李升東，易傳豪.依據JJG162—2019《飲用冷水水表檢定規程》開展仲裁檢定的探討[J].中國計量，2022（12）：32-33.

[8]朱小玉.供水管網分區表計誤差評估分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2022.