智能水表计量误差来源分析及其抑制方法探究夏媚

智能水表计量误差来源分析及其抑制方法探究夏媚

夏媚

连云港连利•福思特表业有限公司江苏连云港222000

摘要：随着我国城镇化建设的速度加快，自动化与智能化逐渐成为了各行业研发的主流选择。智能水表是一种以微电子技术、计算机信息技术、传感技术等为基础的新型水表产品，是近十年来发展异常迅速的水表新品种。按照智慧城市中智慧水务的建设要求——由原来的粗放型管理向精细化管理迈进，水司需要运用现代的科技改变供水管理模式，提高服务水平。智能水表可以大大提高供水管理部门的工作效率，有助于节约人工成本，同时还能为自来水管网漏损提供相关数据，降低水司的产销差，实现更科学合理地管理。

关键词：智能水表；计量误差；控制措施

1.物联网与智能水表

目前，市场上的物联网应用有三类：一是高速率应用，满足大量数据的上传，如城市高清监控、无人驾驶等；二是中速率应用，如智慧消防、车联网平台、个人穿戴等；三是低速率应用，如抄表、停车、定位等，70%左右的物联网应用集中在低速率、小数据量传输领域，适合用窄带物联网承接。在覆盖面上，窄带物联网网络信号的墙面、水面穿透能力比4G网络强20倍，网络覆盖面积比4G网络大100倍；在设备连接数量上，一个通信基站的窄带物联网网络可连接30万个物联网终端，一个4G基站最多只能连接7000个终端。现阶段，承载到运营商网络上的物与物连接只占连接总数的10%，大部分物与物连接通过蓝牙、WiFi等短距离连接技术承载。

华为是世界上最早推进窄带物联网技术并创立相关标准的企业。窄带物联网设备最大的特点是“唤醒”机制，在需要时联网工作，其余时间待机休眠，设备待机时间可达10年，且单个芯片不超过5美元。水表厂可与公司合作，共同实现智能水表的升级。

2.水表计量管理在供水企业中的作用

水表计量工作是供水企业内部管理关键环节。供水企业管理中，水表管理的主要目的是能够保证水表的准确计量，从而保证用户的消费权益以及供水企业的收益。同时，水表计量误差的测量也是管网漏失测量和管理的基础，水表计量的管网漏失率直接关系到企业收入。而管网漏失率主要涉及到供水量、销水量和施工建设三个环节。供水量还涉及供水系统的内部经济考核环节，如单位电量消耗等。销水量涉及的环节则更为广泛，包括抄表回收、水量减免、供水规模、客户发展、管网延伸等等。由此看出，水表计量管理是供水企业内部管理的关键环节。

水表计量特点决定它是企业管理无可替代的作用。水表计量工作的重要性体现在多种方面，例如：计量工作的连续性、合法性以及公平性。于是可以看出做好水表的计量管理是做好其他管理的前提工作。

当前，带电子装置的机械水表由于仍然使用机械水表作为基表，流量传感器没变，水表计量性能没有显著提升。而电子水表是一种无机械运动的水表，其流量传感技术更优异、更先进。相比较有运动的流量传感技术，无运动部件的固体式新型传感技术在当前的智能水表中发展较为迅速，它改变了传统运动型流量传感技术出现的误差曲线难以校正，计量数据输出转换困难的问题，尤其是克服了在水质条件较差的环境中提高产品寿命降低，测量有失精准的问题。这些感应式水表在智能化方面相对于传统机械水表有着无可比拟的优势，且几乎无压力损失。但也有其局限性，如量程较小，易受管振、供电条件、电磁环境干扰，其次还有难题，即大口径流量计的周期检定和现场测试问题，目前尚未得到有效的解决。

3.水表计量误差原因分析

3.1温度影响

温度对超声电子水表测量的影响比较大，主要由外部环境因素和内部环境因素决定。外部环境的主要影响因素是：当流体的温度升高时，体积膨胀，密度减小，随着温度的升高，流体状态加速变化，导致测量不稳定，与此同时，随着温度的变化，超声波在液体中传播速度发生变化；内部环境主要影响因素是：当温度升高时，超声电子水表中的流量传感器会发生一定的形变，随着水温的升高，超声波传感器的压电陶瓷片的贴片胶水会产生热涨，导致频率下降，压电陶瓷片的阻抗和电容也会发生一定的变化，从而导致超声波流量传感器的发射/接收幅值下降。同时，不同温度下声电转换的时间间隔也有所差别。

3.2磁场干扰

磁场干扰是指在水表运转的过程中，受到周边磁场的干扰。尤其是脉冲式的水表，它的准确性取决于脉冲式传感器发送脉冲数据的准确性，而由于脉冲信号的在传递的过程中受到电磁干扰，发生脉冲传递的误差，因此造成了水表计量的不准确，在生活中也不乏有一些人在水表附近放置磁铁，干扰内部水表的正常使用，从而达到偷水的目的，这对用水的管理是极为不利的。

4.控制智能水表计量误差的措施

4.1集中器的设计应用

集中器内存储与数据中心联网的各种参数，如：中心的IP地址、服务端口等。如果没有数据传输时可以进入休眠状态，一旦有数据需要发送或收到中心呼叫（通过短信或电路）时便从新登陆数据服务中心，进行数据传输。GSM短信作为备用通道，一旦GPRS网络出现故障，立即启动GSM短信通道和数据服务中心进行通信。

水表数据采集位于居民小区的信息中心，居民用户的用水数据由表首先通过局域zigbee无线接口连接到位于小区信息中心的集中器，然后集中器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS网络传送至管理部门数据中心的抄表系统，实现表数据和数据中心系统的实时在线连接。

4.2水表接入互联网，实现更智能更科学的管理

目前NB-IOT窄带物联网由于低功耗低成本的优势，发展劲头强势，水表接入物联网，不仅可以完成传统的自动抄表、网络阀控功能，还可以联合其他管网传感器，参与到供水自动调度、管网渗漏水检测与定位、水质在线监控、终端设施工况监测、管网地理信息系统、供水系统自动化、信息化和智能化管理等工作。

4.3增加温度补偿功能

在电子电路设计中，增加温度检测模块，采用DS18B20直接采集流体温度，无需做任何数据处理，通过测量温度，调整超声波波速的温度系数，优化软件设计，合理控制误差范围，进行温度补偿。通过温度补偿的水表，可以达到T30标准。

4.4磁阻式传感器的应用

长期以来，水气计量仪表传感器配套商、主流智能水气仪表生产厂家都在不断寻求体积更小、功耗更低、可靠性更高的采样传感器解决方案，低功耗磁阻传感器近年来的进步使其在智能仪表传感器领域的使用成为可能。目前市场上可选型的传感器种类并不多，经过筛选，其中以日本村田制作所出产的MRU系列磁阻传感器由于其功耗低、体积小等特点，可满足需求；国内也有MMS211H的磁阻传感器与之类似。在智能水表计量中传感器选型中要注意动作电流、相应速度、磁场强灵敏度等方面的指标。

4.5光电直读计数器的应用

光电直读计数器有若干个同轴数字轮，最低位数字轮与驱动轮连接，该数字轮端面的两个半径圆周上分别开有若干个弧形透光孔，同时数字轮上印有0-9共10个数码，每个数码的间隔被3等分；进位轮与数字轮啮合，位于最右边的低位数字轮每转一圈，就带动与它相连的进位齿轮走一个齿，进而带动位于左边的高位数字轮走一个数字，实现进位；信号采集板，位于数字轮两侧，其上设置若干对光电传感器，每对光电传感器包含一个发射管和一个接收管。

结束语

智能水表将随着社会发展而快速发展，其开发方向将朝着更准确化、电子化、物联网方向发展，智能水表将在今后的供水调度、管网渗漏检测与定位等方面发挥重要的作用。自来水公司应本着经济、合理、适用的原则，在实践中应根据实际情况，有针对性的使用各种不同的智能水表产品，满足科学合理的管理要求。水表企业应与时俱进，紧紧抓住新机遇，重视水表产品与技术的转型升级，重视物联网，以期开发更简单更易用的智能水表，满足社会需求。本文针对智能水表的发展和计量方面展开了探讨，希望本文的提出能够具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]姚灵.我国智能水表技术发展趋势与路径[J].仪表技术，2016，（12）：35-37.

[2]佟廷友.智能水表的研究和设计[J].中国仪器仪表，2016，（11）：47-51.