隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，所有的生產(chǎn)生活方式都在改變，特別是近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。
對(duì)于水表行業(yè)而言，傳統(tǒng)的水表行業(yè)存在著諸多問(wèn)題。例如抄表難，人情表，難以統(tǒng)計(jì)分析資料等。新興的水表行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，更多的新型水表也被研發(fā)出來(lái)，各種各樣的智能水表可作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在建設(shè)智慧城市、智慧化小區(qū)上具有重要意義。遠(yuǎn)傳水表在國(guó)內(nèi)從普通的脈沖發(fā)訊水表發(fā)展到現(xiàn)在具有遠(yuǎn)傳、電子顯示、閥門控制等功能的智能化水表，在功能上已經(jīng)逐步完善，但在安裝使用上仍存在布線困難，讀數(shù)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定等問(wèn)題。
在老舊小區(qū)水表一戶一表的改造中，針對(duì)水表布線難的問(wèn)題，提出一種無(wú)線傳輸方案。該方案采用低功耗高靈敏度的射頻芯片，解決遠(yuǎn)傳水表在小區(qū)改造、有線水表線路破損無(wú)法修復(fù)的施工難題，減少線材使用，同時(shí)降低施工成本。該方案采用的無(wú)線技術(shù)，解決傳輸距離短、穿墻信號(hào)衰減、電池使用壽命的問(wèn)題；針對(duì)傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳水表數(shù)據(jù)采集存在的問(wèn)題，提出一種全新機(jī)械傳動(dòng)方案，打破無(wú)線水表只能選用脈沖式水表的限制，讀取的數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，水表字輪位置相當(dāng)于內(nèi)存。
遠(yuǎn)傳采用的方案
在目前使用的智能化水表中，大部分廠家采用了有線傳輸方式，采用這種方式的好處是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，受外界干擾少，適合新建小區(qū)及改造比較簡(jiǎn)單的小區(qū);無(wú)線遠(yuǎn)傳水表是采用無(wú)線傳輸?shù)哪Ｊ?，通過(guò)無(wú)線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，代替人工抄表，更方便、更快捷。其組網(wǎng)抄收方式可以達(dá)到有線傳輸方式的效果，施工時(shí)和普通機(jī)械水表類似，無(wú)需布線。對(duì)應(yīng)民用小口徑水表，較多的是采用470MHz~510MHz專用抄表頻道，該頻段為短距無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，具有高可靠性，高數(shù)據(jù)安全性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速、非視距的數(shù)據(jù)傳輸，特別適合舊城區(qū)的改造。
無(wú)線遠(yuǎn)傳采用的技術(shù)
無(wú)線模塊往往講的技術(shù)指標(biāo)為靈敏度、發(fā)射功率、頻率范圍等等，很多廠家在推廣時(shí)提的是空曠傳輸距離，但是跟實(shí)際應(yīng)用關(guān)系比較密切的是穿墻能力，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，不可能把水表安裝在空曠無(wú)障礙物的地方，一個(gè)空曠距離能傳輸1000米的無(wú)線模塊，往往不一定能穿過(guò)8層水泥墻，所以，在實(shí)際研發(fā)時(shí)，考慮的是穿墻能力有關(guān)的發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率。眾所周知，頻率越低，波長(zhǎng)相對(duì)越長(zhǎng)，穿墻能力就越強(qiáng)，但是，太低的頻率容易受到干擾，所以抄表行業(yè)就選擇了470MHz~510MHz專用抄表頻道。同樣條件下，無(wú)線模塊的發(fā)射功率越大傳輸?shù)木嚯x就越遠(yuǎn)，穿墻數(shù)越多，但是太大的功率消耗的電流比較大，同時(shí)對(duì)其他設(shè)備造成的影響也比較大，同時(shí)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也要求單表發(fā)射功率不能超過(guò)10mW。相同的條件下，接收靈敏度高，相對(duì)傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，早期的芯片由于技術(shù)的限制，接收靈敏度并不是太高，近幾年的產(chǎn)品已經(jīng)有了很大的改善。但是單單提高某一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并不能解決所有問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用中無(wú)論是發(fā)射功率提高、接收靈敏度提高還是頻率降低都不能解決穿墻數(shù)目少的問(wèn)題，所有只能通過(guò)其他方式方式來(lái)滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
無(wú)線水表要達(dá)到有線水表同樣的技術(shù)聯(lián)網(wǎng)要求，只有通過(guò)組網(wǎng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，組網(wǎng)可以采用中繼或自動(dòng)組網(wǎng)的模式，該方案中采用的中繼的方式為主機(jī)在抄表時(shí)間到了之后，啟動(dòng)抄表指令，喚醒下位水表，當(dāng)下位水表接收到上位抄表指令后，判斷是抄本機(jī)水表的讀數(shù)還是中繼抄收其他水表的讀數(shù)，一個(gè)抄表網(wǎng)絡(luò)由主節(jié)點(diǎn)開(kāi)始組建，其網(wǎng)絡(luò)組建無(wú)需外界干預(yù)，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上電后自動(dòng)完成。一個(gè)自動(dòng)組網(wǎng)抄表網(wǎng)絡(luò)多可達(dá)1000個(gè)節(jié)點(diǎn)，加之網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)大(水表間中繼，跳數(shù)可達(dá)8跳)，因此，自動(dòng)組網(wǎng)的的通信覆蓋范圍將大大超出傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式的覆蓋范圍，完全可以解決實(shí)際安裝使用中的穿墻屏蔽問(wèn)題，達(dá)到和有線網(wǎng)絡(luò)相同的功能。每一只水表，在主機(jī)的管理下，實(shí)際上都可作為一個(gè)中繼器來(lái)使用，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的兼容能力。另外一種模式為自動(dòng)組網(wǎng)模式，每一個(gè)模塊可以作為其它模塊的路由器，模塊根據(jù)和上位通信的資料自動(dòng)檢測(cè)自身模塊信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度選擇通信路徑，組成網(wǎng)絡(luò)，該方式類似zigbee網(wǎng)絡(luò)，是需要用軟件的方式組建，需要花很大精力去做路由查詢，路由查詢的復(fù)雜成都取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)量，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，路由查詢復(fù)雜度迅速上升，所以不予考慮。
為了減少無(wú)線模塊的電源消耗，無(wú)線水表采用定時(shí)啟動(dòng)模式，每秒啟動(dòng)模塊一次，在啟動(dòng)后的幾十微秒時(shí)，監(jiān)聽(tīng)到同頻率的無(wú)線喚醒指令時(shí)，完全喚醒模塊，等待和上位通訊，該模式可以和有線方式一樣做到實(shí)時(shí)響應(yīng)和抄表，采用該模式，配合低功耗單片機(jī)，讓無(wú)線模塊處于“Low sleep mode”，此時(shí)，模塊待機(jī)電流50nA，采用ER18505的電池，每天抄一次水表，理論上電池可以使用13年以上。
水表超期使用狀況分析
我國(guó)相關(guān)法律條例規(guī)定，居民的水表每6年為一個(gè)周期需要檢定一次，舊的居民小區(qū)無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的開(kāi)挖布線施工，水表的智能化升級(jí)改造非常困難，無(wú)線濕式直讀水表能限度的提高水表的靈敏度，做到計(jì)量產(chǎn)品的公平公正，每天用水量的統(tǒng)計(jì)，無(wú)論是自來(lái)水公司還是居民，都能對(duì)數(shù)據(jù)做到一目了然，消除公眾對(duì)公共事業(yè)部門的管理不信任。
但是在實(shí)際情況中，完全按照每6年水表進(jìn)行周期檢定的水表很少，采用該無(wú)線濕式直讀水表后，實(shí)際運(yùn)行中對(duì)水表流量指標(biāo)進(jìn)行分析，水表的流量指標(biāo)大部分是滿足要求的，也就是說(shuō)，該水表超一個(gè)周期使用是可以接受的。對(duì)于電子部分，直讀模塊完全工作在環(huán)氧樹(shù)脂密封狀態(tài)中，平時(shí)不工作，2個(gè)水表使用周期的使用年限完全能滿足；無(wú)線電子部分，工作在全密封電子腔內(nèi)，無(wú)外界環(huán)境影響，完全能滿足周期使用的要求；電池工作在超低功耗狀態(tài)下，采用容量型電池，沒(méi)有功率型鋰亞電池的鈍化現(xiàn)象，使用壽命能滿足周期的要求。
濕式旋翼水表采用的活動(dòng)部件(葉輪、葉輪盒組件等)一般用工程塑料ABS材料制造，比較耐磨。在容易磨損部件上采用了耐磨處理，水表連續(xù)通水試驗(yàn)后比較容易損傷的是翼輪軸尖、翼輪軸齒輪和傳動(dòng)齒輪中的個(gè)齒輪，下圖是水表在過(guò)載流量下200小時(shí)之后，水表的誤差變化曲線如下對(duì)比圖下。
在實(shí)驗(yàn)室中的試驗(yàn)中，旋翼式水表在使用了相當(dāng)于10年以上的用水量后，計(jì)量性能并無(wú)大的失準(zhǔn)(可在4％內(nèi))，整個(gè)誤差特性曲線向下偏移，即在小流量、大流量下水表走字全部變慢。但對(duì)實(shí)際用表的情況統(tǒng)計(jì)表明，民用小口徑水表多年使用后的情況并沒(méi)有那么理想，多數(shù)情況是多年使用后的水表在小流量下走慢，而在大流量下卻變快。據(jù)分析，主要原因是水中雜質(zhì)堵塞濾網(wǎng)后形成的單邊沖擊葉輪等效果形成。這是國(guó)內(nèi)自來(lái)水管網(wǎng)中水質(zhì)不干凈造成的，跟水表本身質(zhì)量并無(wú)直接關(guān)系。
目前國(guó)家全面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的規(guī)劃，能源的管理與利用也越來(lái)越變的重要，并納入了國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目之中，同時(shí)隨著人工成本高的上升以及國(guó)家提出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，針對(duì)水表智能化的采集與管理提出了更高的要求，融入物聯(lián)時(shí)代實(shí)現(xiàn)智能有效的管理已成必然。無(wú)線遠(yuǎn)傳水表是一種新型水表，它除了可對(duì)用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外，還可以擴(kuò)展為按照需要對(duì)用水量自動(dòng)進(jìn)行控制，并且自動(dòng)完成階梯水價(jià)的水費(fèi)計(jì)算，使居民用水更加透明，使用起來(lái)也更加方便?？梢杂行У亟鉀Q計(jì)量扯皮、用水糾紛、貪污水費(fèi)、人情用水、用水統(tǒng)計(jì)困難等問(wèn)題。對(duì)供水部門來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代化管理，節(jié)約了大量的人力成本。對(duì)安裝管理來(lái)說(shuō)，擁有無(wú)需布線且足不入戶就能抄表的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合舊城改造。智能水表的使用減少了上門抄表的打擾，增強(qiáng)居民安全性同時(shí)，提高了社會(huì)的效率，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。