摘 要：智能水表在我們的生活中發(fā)揮著重要的作用，本文主要從當(dāng)前智能水表的核心技術(shù)出發(fā)，分析智能水表的優(yōu)勢(shì)及在生活中發(fā)揮的重要作用。從采集數(shù)據(jù)、信號(hào)處理、通信技術(shù)以及流量處理技術(shù)等方面綜合探討當(dāng)前智能水表的核心技術(shù)，推動(dòng)水表的智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能水表 核心技術(shù) 分析

中圖分類號(hào)：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0049-02

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及生產(chǎn)水平的提高，智能水表經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了較大的發(fā)展，在專業(yè)上培養(yǎng)了一批具有專業(yè)素質(zhì)的人才隊(duì)伍。在水表的研發(fā)上有了很大的突破，研發(fā)了一系列智能化的新型水表，在核心技術(shù)上也有了極大的提高，這在供水自動(dòng)化及城市現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著重大的作用。智能水表是一種以微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感技術(shù)等為基礎(chǔ)的新型設(shè)備。智能水表的出現(xiàn)極大便利了人們的生活，這也是現(xiàn)代化城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 采集數(shù)據(jù)的技術(shù)分析

采集數(shù)據(jù)是智能水表技術(shù)的額關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有對(duì)水表數(shù)據(jù)進(jìn)行了精確、科學(xué)的采集之后才有可能進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)顯示、分析統(tǒng)計(jì)等環(huán)節(jié)。采集數(shù)據(jù)主要是指水表利用一定的特定技術(shù)，用水過程中產(chǎn)生的用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后匯總到水表中進(jìn)行隨著水表技術(shù)的不斷完善，智能水表的數(shù)據(jù)采集能力也在不斷上升，當(dāng)前普遍采用的智能水表的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)主要包括以下幾種。

1.1 脈沖式的數(shù)據(jù)收集技術(shù)

脈沖式的數(shù)據(jù)收集方式是當(dāng)前使用比較普遍的一種數(shù)據(jù)收集技術(shù)，是一種比較簡(jiǎn)潔、方便的數(shù)據(jù)收集方式。這樣的數(shù)據(jù)收集方式是通過把水表葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖換成用水?dāng)?shù)值來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樵诿}沖數(shù)據(jù)收集的過程中容易受到葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的抖動(dòng)、電磁場(chǎng)以及其他人為因素的影響，所以在統(tǒng)計(jì)過程中必須采取必要的防干擾措施，較長(zhǎng)使用的是雙傳感元件技術(shù)或者數(shù)字濾波的技術(shù)進(jìn)行防干擾。脈沖式數(shù)據(jù)收集技術(shù)雖然現(xiàn)在被普遍使用，但是在使用過程中還存在許多不足。具體說來主要是脈沖式的數(shù)據(jù)收集水表需要電池供電，上述干擾因素不容易消除，一旦電表斷電內(nèi)部數(shù)據(jù)就會(huì)清零重新開始計(jì)算，這在數(shù)據(jù)收集的精確性問題上還有待提高。脈沖式數(shù)據(jù)收集技術(shù)，如果能夠克服電池壽命，脈沖干擾等問題，在未來智能水表核心技術(shù)中將發(fā)揮極大的作用。

1.2 絕對(duì)編碼數(shù)據(jù)采集技術(shù)

絕對(duì)編碼是直讀式數(shù)據(jù)采集的一種方法，這種技術(shù)在智能表的數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展史上并不是非常長(zhǎng)，但從發(fā)展速度上來看是非常迅速的。絕對(duì)編碼數(shù)據(jù)采集方式的工作原理主要是采用了光電等物理方式，通過一種專門性的傳感器和特殊的編碼計(jì)算方法進(jìn)行位置編碼。這種方式類似于我們通過肉眼觀察電表上顯示的用水?dāng)?shù)量，是一種比較直觀的數(shù)據(jù)收集方式。這種數(shù)據(jù)收集方式最大的優(yōu)勢(shì)在于表內(nèi)不需要電池供電，所以在表內(nèi)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)橥Ｖ构╇姸鴣G失，另外這種方式受到客觀條件的影響和干擾較少。但是在編碼技術(shù)和信號(hào)識(shí)別上的處理方式比較復(fù)雜，所以水表的成本相對(duì)而言較高。但總體上來看，絕對(duì)編碼數(shù)據(jù)采集方式是當(dāng)前普遍使用并且具有很好發(fā)展前景的一種數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

2 智能水表信號(hào)處理技術(shù)分析

智能水表的信號(hào)處理技術(shù)是指通過水表中的流量傳感器書櫥的測(cè)量信號(hào)，對(duì)用水量進(jìn)行測(cè)控及后續(xù)處理傳輸?shù)裙δ?。信?hào)處理技術(shù)主要包括了對(duì)低頻、極低頻以及微弱信號(hào)的處理。這些信息處理技術(shù)在電表技術(shù)中是極為重要的，主要來說當(dāng)前普遍采用的是信號(hào)放大與整形技術(shù)、電源供電穩(wěn)定技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)等，這些技術(shù)在當(dāng)前的信號(hào)處理中是處于比較先進(jìn)地位的。當(dāng)前智能水表大致可以分為兩大類，一種是活塞式的流量傳感器，這是傳統(tǒng)的機(jī)械水表和智能電子裝置相結(jié)合的產(chǎn)品，這種智能水表在目前使用的較為普遍。另一種是采用現(xiàn)代流量計(jì)傳感和信號(hào)處理技術(shù)，這一類水表有流水表、電磁水表、超聲水表等。

使用傳統(tǒng)機(jī)械水表附上電子裝置的智能水表的信號(hào)處理技術(shù)通常是對(duì)脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)的處理，因此在信號(hào)處理上主要是針對(duì)數(shù)字的處理，可以根據(jù)水表內(nèi)部的電子設(shè)備直接進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的處理和計(jì)算，在這個(gè)過程中常常不需要模擬信號(hào)處理電路的第三方接入，因此在信號(hào)處理上顯得更加直接。而另一種智能電子水表，它的流量傳感器所輸出的信號(hào)是較微弱的低頻信號(hào)，脈沖微弱信號(hào)等為主，因此在處理上需要更加精確的處理方式，是對(duì)低頻信號(hào)的預(yù)處理，將這些微弱信號(hào)處理好之后再通過傳感器傳送給計(jì)算機(jī)，進(jìn)行后期的運(yùn)算和處理。

3 通信技術(shù)分析

智能水表能夠通過智能化的系統(tǒng)對(duì)水表進(jìn)行自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)抄表技術(shù)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)聽信，它是以智能水表的通信技術(shù)的為基礎(chǔ)的。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外使用的通信技術(shù)主要是采用無線局域網(wǎng)、有線局域網(wǎng)以及人工輔助機(jī)器等，這些通信網(wǎng)絡(luò)是搭建智能水表通信功能的基礎(chǔ)。當(dāng)前普遍使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的無限局域網(wǎng)主要采用ZigBee等信息處理技術(shù)，外部網(wǎng)絡(luò)主要是采用PNSP等技術(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)的搭建是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能水表計(jì)算機(jī)信息處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

智能水表具有預(yù)付費(fèi)的功能，能夠通過專門性的數(shù)據(jù)交換卡將信息傳遞到卡式水表上，這需要在計(jì)算機(jī)的管理終端之間形成重要的鏈接紐帶。通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的重要基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)用戶和管理端口之間的信息交換。抄表通信技術(shù)是有一定的明文規(guī)定的，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)智能水表抄表過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，防止在抄表過程中出現(xiàn)少抄、漏抄等現(xiàn)象，所有的通信技術(shù)都必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

當(dāng)前基于ZIGBEE技術(shù)的通信處理系統(tǒng)是一種應(yīng)用比較廣泛的通信技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了人工抄表到科技抄表的轉(zhuǎn)變，能夠?qū)崿F(xiàn)居家水表的智能化。傳統(tǒng)的人工抄表中存在著工作量大，信息不準(zhǔn)確，人力資源浪費(fèi)的問題。遠(yuǎn)程抄表技術(shù)就是通過自動(dòng)化的智能系統(tǒng)對(duì)水表數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，避免了傳統(tǒng)人工上門抄表的復(fù)雜化。采用通信技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）提高了抄表的工作效率，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；（2）隨時(shí)了解用戶的用水情況，對(duì)水表進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于對(duì)整體用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。

4 流量處理技術(shù)

流量處理技術(shù)主要包括了流量測(cè)量技術(shù)和流量傳感技術(shù)。我們已知智能水表包括了代電子裝置的機(jī)械水表和電子水表兩大類，因此在流量處理上也主要分為機(jī)械流量傳感器和無機(jī)械運(yùn)動(dòng)的流量傳感器。智能水表在流量測(cè)量范圍內(nèi)的精確性是保證對(duì)水表流量進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)流量范圍和流量大小的測(cè)量是對(duì)流量品質(zhì)進(jìn)行測(cè)量的重要技術(shù)指標(biāo)。葉輪是的流量傳感器是一種帶機(jī)械運(yùn)動(dòng)的流量傳感器，它通過內(nèi)部調(diào)整的平行移動(dòng)，使得水表的關(guān)鍵零部件改變誤差曲線的形狀，使得其更加符合流量測(cè)量的要求。無機(jī)械運(yùn)動(dòng)的智能水表由其自身所具有的電子顯示裝置等，在流量測(cè)量過程中無需進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可以更加方便的對(duì)其流量測(cè)量特性進(jìn)行形狀修正和平移調(diào)整。流量的測(cè)量特性是檢測(cè)流量的重要方面也為后期的流量傳感奠定了基礎(chǔ)。

流量傳感技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的輸出，傳統(tǒng)的流量傳感技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展技術(shù)，因此隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水表制造水平的上升，以及智能水表技術(shù)的日漸完善，當(dāng)前采用的是一種新型的流量傳感技術(shù)。相比較有運(yùn)動(dòng)的額流量傳感技術(shù)，無運(yùn)動(dòng)部件的固體式新型傳感技術(shù)在當(dāng)前的智能水表中發(fā)展較為迅速，它改變了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)型流量傳感技術(shù)出現(xiàn)的誤差曲線難以校正，計(jì)量數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換困難的問題，尤其是克服了在水質(zhì)條件較差的環(huán)境中提高產(chǎn)品壽命降低，測(cè)量有失精準(zhǔn)的問題。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展請(qǐng)跨過來看，新型的流量出啊干技術(shù)可以做到裝配更加方便，調(diào)試更加簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的額準(zhǔn)確監(jiān)控和處理，這是智能水表流量處理技術(shù)的核心內(nèi)容，推動(dòng)了流量處理的智能化、規(guī)范化、科學(xué)化、精準(zhǔn)化的發(fā)展。

綜上所述，智能水表的核心技術(shù)是多方面的，它包括了數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、通信、流量處理等方面的技術(shù)，每一項(xiàng)技術(shù)在智能水表的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造中都發(fā)揮著極為重要的位置。智能水表是未來現(xiàn)代化城市管理的重要發(fā)展方向，它的發(fā)展大大推動(dòng)了用水管理體系的建立。當(dāng)前各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)擁有的智能水表核心技術(shù)不盡相同，但值得一提的是，我國(guó)的智能水表在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也應(yīng)該加強(qiáng)本國(guó)技術(shù)的創(chuàng)新，提高我國(guó)水表制造的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，提高我國(guó)智能水表生產(chǎn)技術(shù)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，通過技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)調(diào)整，推動(dòng)智能水表的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李東生.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化與IC設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 姚靈·水表產(chǎn)品樣機(jī)研制技術(shù)的探索[J]·機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2009，25（1）：114-117.

[3] 馬媛媛，無線智能水表系統(tǒng)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（10）

[4] 曹禛，曹長(zhǎng)修，唐小軍.基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，2006（1）.

[5] 陸維.自動(dòng)抄表系統(tǒng)在供水抄表中的實(shí)際應(yīng)用[J].自動(dòng)化與信息工程，2009（2）.

[6] 姚靈.電子水表傳感與信號(hào)處理技術(shù)綜述[J].自動(dòng)化儀表，2009，3：1-5.