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        無源直讀式遠(yuǎn)傳水表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2014-06-06 15:20:43周磊吳云鵬
        卷宗 2014年4期
        關(guān)鍵詞:高校

        周磊 吳云鵬

        摘 要:本文通過分析高校用水現(xiàn)狀,運(yùn)用遠(yuǎn)傳抄表技術(shù),在智能水表的基礎(chǔ)上增加無源、直讀、實(shí)時(shí)檢測(cè)、水信息分析、用水預(yù)警、故障檢測(cè)、水閥開閉控制懲罰等特色功能,對(duì)水量的使用進(jìn)行了有效地控制,促進(jìn)節(jié)水技術(shù)的創(chuàng)新與推廣,建立了健全的節(jié)水管理系統(tǒng),并在校園內(nèi)普及先進(jìn)節(jié)水設(shè)備與技術(shù),培養(yǎng)廣大師生節(jié)水意識(shí),有效減少水資源的浪費(fèi)。

        關(guān)鍵詞:高校;用水問題;無源;直讀;遠(yuǎn)傳

        水是高校的主要的消耗資源,幾乎占據(jù)了其資源費(fèi)用的40%,尤其是近年來隨著學(xué)校規(guī)模不斷擴(kuò)大,辦學(xué)條件不斷改善,學(xué)校對(duì)水的需求量越來越大,對(duì)水的質(zhì)量、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)也越來越高,再加上物價(jià)原因,學(xué)校水費(fèi)支出呈增長趨勢(shì),造成學(xué)生培養(yǎng)成本加大,學(xué)校資金緊張。同時(shí),大部分高校節(jié)水措施目前基本注重的是技術(shù)革新和節(jié)水宣傳,而很少實(shí)施科學(xué)系統(tǒng)的用水控制管理手段,導(dǎo)致用水浪費(fèi)成為一個(gè)普遍存在,故用水管理的改革勢(shì)在必行。

        1 高校用水存在的問題

        1)管理人員責(zé)任不明確,節(jié)水監(jiān)管工作薄弱。各階層管理人員責(zé)任不明確,態(tài)度松懈怠慢,以至于精細(xì)化的管理不能夠落實(shí)到實(shí)際的工作之中;對(duì)工作人員的監(jiān)管力度不夠,出現(xiàn)的問題得不到及時(shí)解決,日積月累造成極大地水資源浪費(fèi)。

        2)沒有形成一套完整的用水管理體系高校對(duì)于用水管理,既沒有自上而下嚴(yán)明的分工,也沒能具體到每個(gè)用水單位,以至于高層管理人員不能及時(shí)拿到第一手資料,對(duì)客觀用水情況形成整體的把握。

        3)計(jì)量表安裝不完善。就目前的高校用水情況,并沒有采用計(jì)量型表進(jìn)行用水量控制,以至于學(xué)生無止境的浪費(fèi)水資源。

        4)學(xué)生節(jié)水意識(shí)淺薄。

        2 無源直讀式遠(yuǎn)傳水表

        無源直讀式遠(yuǎn)傳水表是遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的終端,是一種集計(jì)量、顯示管理及控制為一體的高科技用水量自動(dòng)計(jì)量儀表,實(shí)現(xiàn)了用水信息的采集、傳送及遠(yuǎn)程集中抄表的控制,包括數(shù)據(jù)的雙向傳輸、遠(yuǎn)程集中抄表及水量控制等功能。

        2.1 基于GPRS的遠(yuǎn)傳抄表技術(shù)

        該系統(tǒng)是由直讀水表、通信媒介、采集器、集中器、主機(jī)系統(tǒng)組成。集中器通過通信媒介與各直讀水表連接,隨時(shí)抄讀直讀水表的“窗口值”,然后通過GPRS將抄取的數(shù)據(jù)傳送到主站。但集中器本身不具備存儲(chǔ)功能,僅起數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)作用。

        2.2 直讀

        直讀的實(shí)現(xiàn)由很多種方法,這里,可采用光電式直讀水表。光電式是一種間接讀取字輪位置的方法,傳感器與字輪之間沒有直接接觸,也不存在磁力接觸,而是利用字輪上的光學(xué)編碼標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)字輪位置非接觸式檢測(cè)。其原理如下:

        在水表計(jì)數(shù)的每個(gè)字輪的一側(cè)安裝5個(gè)發(fā)光管,另一側(cè)在與發(fā)光裝置相對(duì)應(yīng)的位置裝有5個(gè)接收管,每個(gè)字輪上按照一定的規(guī)則挖出若干個(gè)透光口。傳感器工作時(shí),當(dāng)發(fā)光管發(fā)出的光信號(hào)被字輪隔斷時(shí),接收管輸出的信號(hào)為高電平;當(dāng)發(fā)光管發(fā)出的光信號(hào)穿過透空的位置照射在接收管上時(shí),接收管輸出的信號(hào)為低電平。一個(gè)字輪所有感應(yīng)裝置的輸出構(gòu)成了這個(gè)字輪的角度信息編碼,通過判斷傳感器的狀態(tài)來確定字輪的位置,從而可得到宇輪上的數(shù)字。把識(shí)別的數(shù)據(jù)通過儀表總線向上發(fā)送,就得到機(jī)械水表的“窗口值”。

        2.3 無源

        所謂的無源是指直讀式水表在正常運(yùn)行的情況下不需要任何電源支持,只有在需要抄表的時(shí)刻,給水表供電,表頭得到電源后讀取每個(gè)字輪的位置,從而得出水表當(dāng)前的示數(shù)。這種工作制式有很多突出的優(yōu)點(diǎn):第一,既不需要電池也不需要市電的長期供應(yīng),極大地降低了安裝成本和運(yùn)行成本;第二,極大地提高了可靠性,據(jù)統(tǒng)計(jì)抄表系統(tǒng)的不可靠性有40-60%的因素來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的損壞,盡可能地避免了外界干擾。

        2.4無源直讀式遠(yuǎn)傳水表的特點(diǎn)

        1)字輪轉(zhuǎn)動(dòng)與信號(hào)采集裝置沒有任何接觸,對(duì)水表的計(jì)量不產(chǎn)生任何影響。

        2)直讀式遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)平時(shí)不耗電,只是抄表瞬間才用電,節(jié)能。

        3)由于采用編碼技術(shù),對(duì)水表計(jì)數(shù)器字輪前、后位的進(jìn)位采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)換算,以保證計(jì)數(shù)器字輪在任何位置的情況下抄表都不會(huì)出現(xiàn)盲點(diǎn),臨界進(jìn)位準(zhǔn)確,水表讀數(shù)與遠(yuǎn)傳抄表讀數(shù)無誤差。

        4)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè),有故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

        5)集中抄表系統(tǒng)可以采用目前已經(jīng)成熟的遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全校聯(lián)網(wǎng),使整個(gè)抄表和反饋信息環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。

        6)管理部門能夠能得到更準(zhǔn)確的用水量,提供更完善的服務(wù),也可簡化供水部門的管理層次,甚至取消原來需多人進(jìn)行管理的站點(diǎn),全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。

        3 系統(tǒng)總體框架

        3.1 直讀式遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的運(yùn)行方式

        由管理站主機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)出抄表指令,通過移動(dòng)公司GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與各通信管理器進(jìn)行通訊,接到指令后再將指令傳給數(shù)據(jù)管理器,數(shù)據(jù)管理器接到指令后打開電源開關(guān),給下行網(wǎng)絡(luò)總線上的“直讀表”供電。水表計(jì)數(shù)器直讀采集裝置受電后按程序?qū)⑺碛?jì)數(shù)器上個(gè)、十、百、千、萬位上的讀數(shù)抄讀后傳給數(shù)據(jù)管理器,再通過通信管理器和移動(dòng)公司GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至管理站抄收中心,進(jìn)入主機(jī)管理系統(tǒng),管理軟件具有對(duì)設(shè)備和直讀表實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障顯示、抄收、統(tǒng)計(jì)分析、信息存儲(chǔ)、報(bào)警等功能。

        3.2 特色功能

        1)形成系統(tǒng)、高效的高校用水管理方案。本系統(tǒng)提供了一套完整系統(tǒng)的管理體制,從硬件設(shè)施,到系統(tǒng)管理,基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理,解決了目前高校用水管理存在的諸多問題,使高校的用水管理更加簡單快捷、井井有條。

        2)水閥開閉懲罰功能。當(dāng)某水房用水量超過警報(bào)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水閥,停水兩小時(shí),以示警戒,有效減少水資源的浪費(fèi)。

        3)用水預(yù)警功能。當(dāng)用水量超過警報(bào)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行警報(bào),提醒廣大同學(xué)節(jié)約用水,培養(yǎng)其節(jié)水意識(shí)。

        4)用水信息統(tǒng)計(jì)分析功能。將反饋的用水信息,統(tǒng)一整理、匯總、分析,找出用水量規(guī)律,作為警報(bào)線設(shè)定依據(jù)等。

        5)故障檢測(cè)功能。根據(jù)用水反饋信息,判斷故障發(fā)生處及類別。

        4 結(jié)語

        本文以用水、節(jié)水為理論指導(dǎo),從客觀實(shí)際開始探究內(nèi)在問題,就處于國內(nèi)先進(jìn)水平的智能水表的基礎(chǔ)上,添加遠(yuǎn)傳技術(shù)、預(yù)警功能及水閥開閉控制懲罰功能,研究出了節(jié)能型水表——無源直讀式遠(yuǎn)傳水表,并將高校用水體制一體化、數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)了高校用水管理的自動(dòng)化,以解決目前高校用水管理中存在的諸多問題,有效地減少了高校水資源的浪費(fèi),并培養(yǎng)了廣大師生的節(jié)水意識(shí)。

        參考文獻(xiàn)

        1.韓樹屏等.智能水表的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望.機(jī)械制造與研究,2007.12

        2.詹志杰.水表技術(shù)手冊(cè)[M].北京.中國計(jì)量出版社,2004

        3.辛增念,冀春濤.智能水表無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì).工程技術(shù),2008

        4.彭遠(yuǎn)強(qiáng).無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).現(xiàn)在電產(chǎn)技術(shù),2006

        5.鄧立新等.基于MSP430的智能水表設(shè)計(jì).承德石油高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2004.12

        作者簡介

        周磊( 1991.02-),男,漢族,河南鄭州人,鄭州大學(xué)水文與水資源工程2010級(jí)本科生。

        吳云鵬(1990.07)-,男,漢族,河南鄭州人,鄭州大學(xué)水文與水資源工程2010級(jí)本科生。

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