劉虎平

智能遠(yuǎn)傳水表根據(jù)工作方式可以分為有源脈沖計數(shù)式和無源直讀譯碼式兩大類：

一、有源脈沖計數(shù)式遠(yuǎn)傳水表

有源脈沖計數(shù)式遠(yuǎn)傳水表傳感技術(shù)主要有干簧管傳感器、霍爾傳感器、韋根傳感器等。這些傳感技術(shù)都是通過傳感器感應(yīng)產(chǎn)生脈沖、累計脈沖數(shù)暫存、傳送脈沖數(shù)據(jù)三步來完成數(shù)字化自動抄表的。

該類電子遠(yuǎn)傳水表機(jī)電轉(zhuǎn)換單元的信號元件一般連續(xù)運動，產(chǎn)生機(jī)電轉(zhuǎn)換脈沖信號，由電子裝置記錄信號數(shù)量。在整個過程中，遠(yuǎn)傳水表的數(shù)據(jù)采集部份不能脫離電源的支持，必須維持穩(wěn)定、可靠、不間斷的供電，一旦出現(xiàn)供電故障數(shù)據(jù)會錯誤，恢復(fù)供電后仍無法正常，必需要到現(xiàn)場重新對傳感器進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試。這類水表統(tǒng)也被稱為有源發(fā)訊水表或脈沖水表，都屬于脈沖有源水表。脈沖有源水表的優(yōu)點是技術(shù)簡單、成本低.但在在實際應(yīng)用中存在以下問題：

l、易受干擾產(chǎn)生誤差：

2、電子單元 24 小時處于工作狀態(tài)，造成使用壽命較短：

3、易被攻擊、盜用和破壞；

4、初始化及維護(hù)工作量大；

5、存在累計誤差；

6、電池耗完后需要更換電池，更換時需要重新設(shè)置，需要大量的維護(hù)人員。

二、無源直讀譯碼式水表

1、無源直讀譯碼式水表工作原理

在普通旋翼式水表計數(shù)器字輪上安裝位置表征元件，在字輪的縫隙中安裝位置讀取電路，數(shù)據(jù)處理單元和通訊單元。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時，接通通訊電源，按照通訊協(xié)議發(fā)出讀數(shù)指令即可直接讀取水表字輪數(shù)據(jù)。該類電子遠(yuǎn)傳電子水表的機(jī)電轉(zhuǎn)換單元直接從機(jī)械指示裝置中讀取水表上顯示的實際讀數(shù)。

2、無源直讀譯碼式水表的優(yōu)點：

與脈沖式遠(yuǎn)傳水表相比，所有無源直讀譯碼式水表都有兩個共同優(yōu)點：

2.1 所見即所得：模擬人讀表的過程，直接讀取的是水表的字輪值而不是累計脈沖值，抄表得到的數(shù)據(jù)與用戶水表字輪示值完全一致。

2.2 維護(hù)簡單：系統(tǒng)在首次開通及出現(xiàn)故障維修、重新啟動后都無需對表初始化，維護(hù)量得到極大的降低。而且當(dāng)水表發(fā)生倒轉(zhuǎn)時，自動抄收的數(shù)據(jù)與用戶水表的讀數(shù)保持一致，避免了雙方的爭議。即使發(fā)生斷線，重新連接好線后仍然是水表字輪的讀數(shù)，供水企業(yè)無任何損失。

2.3 使用壽命長：直讀式智能水表數(shù)據(jù)以機(jī)械方式記錄在字輪上，平時不工作不通電，只在讀表瞬間供電，不受采集系統(tǒng)是否斷電、線路是否發(fā)生過故障的影響。因此它不但避免了脈沖式水表由于供電不穩(wěn)定或故障引起的計量誤差及大量的維護(hù)工作，而且能確保計量數(shù)據(jù)不丟失。從理論上講，它讀出的數(shù)據(jù)和表盤數(shù)據(jù)是一致的。又因平時不工作，整機(jī)故障率和功耗得以大大降低，使用壽命長。

而脈沖式遠(yuǎn)傳水表在此以上恰恰處于劣勢，因為脈沖式遠(yuǎn)傳水表傳出的信號是脈沖，單片機(jī)將遠(yuǎn)傳的一個個脈沖累加成數(shù)據(jù)，如果累加得準(zhǔn)確無誤，其數(shù)據(jù)就等于表盤數(shù)據(jù)。但是，在這一累加過程中，無論線路中斷還是內(nèi)部電池斷電，累積就會中斷并造成數(shù)據(jù)錯誤，重新修復(fù)后，底數(shù)需要重新設(shè)置。從這一角度看，直讀式要比脈沖式優(yōu)越得多。因此，從理論和宣傳層面上講，無源直讀譯碼式水表處于優(yōu)勢地位，但在多種技術(shù)當(dāng)中，光電直讀技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛。例如：在蘇州新區(qū)新寧自來水公司 30 多萬戶、合肥供水集團(tuán)近20萬戶等。

2.4有關(guān)直讀表費用高的問題，目前雖然直讀表費用高（近幾年成本有所下降），但就性價比來說仍和脈沖表相當(dāng)，這主要在于光電直讀表是一次投資，無限循環(huán)使用，特別是電子單元部分，由于大部分時間無須供電，因此所有元器件幾乎沒有消耗，這與脈沖表需要長時間帶電工作會逐漸老化完全不同，脈沖表 6 年到期時，很多傳感器需要更換，而直讀表電子單元部分無須更換，可以更換新機(jī)芯組件繼續(xù)使用。壽命遠(yuǎn)在20 年以上。光電直讀表實際到期更換費用僅僅略高于普通表更換（增加電子檢測費用）。若舊的機(jī)芯組件檢定合格，則裝回即可使用，幾乎不產(chǎn)生更換費用。

3、關(guān)于光電直讀譯碼式水表的疑問：

盡管直讀式遠(yuǎn)傳水表具有突出的優(yōu)點，但在推廣普及的過程中存在以下疑問：

3.1 用戶擔(dān)心使用成本高：從價格上一只直讀表的價格一般在 300 元之間加上布線和安裝費用，價格就更高，對于一戶多表的用戶，戶表改造 600 元就顯然不夠了：從運營成本上分析：由于直讀式水表將數(shù)據(jù)抄讀和處理單元密封在基本上做成一體化的表具，那么根據(jù)國家貿(mào)易結(jié)算的水表 6年“到期輪換”的規(guī)定，一臺 300 元以上的水表只能使用 6 年就必須更換，使用成本太過昂貴。光電直讀譯碼式水表是一次投資，無限循環(huán)使用，特別是電子單元部分，由于大部分時間無須供電，因此所有元器件幾乎沒有消耗，這與脈沖表需要長時間帶電工作會逐漸老化完全不同，脈沖表使用過程中，很多傳感器、電池需要更換，更換過程要對產(chǎn)品進(jìn)行初始化，其工作量之大、維護(hù)人員之多、費用之高可想而知，而直讀表電子單元部分無須更換，壽命在 20 年以上。光電直讀譯碼式水表實際到期更換費用僅僅略高于普通表更換（增加電子檢測費用）。

3.2 電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜元件多，對原表結(jié)構(gòu)改動較大，嵌入表也較困難。因此成品率很低（約 60%左右），導(dǎo)致制造成本較高。因此如此復(fù)雜的產(chǎn)品能否經(jīng)受得住大批量和長時間的考驗，還有待于探討。光電直讀譯碼模塊十年前采用分立元件方式，但在 2004 年己采用集成電路方案，電路器件己多為集成，器件數(shù)量較少。此種方案己非常成熟，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。直接使用 SMT 機(jī)器自動完成加工過程，一次直通率己達(dá) 99%以上。

3.3 光電直讀譯碼式水表多限于干式水表，采用磁傳搞合技術(shù)的干式水表在長期使用中易將鐵屑吸附在磁鐵上，另外磁塊在水里時間長會退磁，有丟轉(zhuǎn)的可能，從而影響計量效果，由于干式水表計量性能劣于濕式水表，因此大多數(shù)水可不使用干式水表。日前有的廠家己在濕式水表上研制出無源直讀式水表，從資料上看，傳感器和電子器件均在水中工作，是否會在觸點與盤面上產(chǎn)生接觸不良，從而影響遠(yuǎn)傳計量，還有待考察。早期存在磁鐵吸附雜質(zhì)及丟轉(zhuǎn)情況，現(xiàn)有干式水表技術(shù)己非常成熟，從原有的中心表結(jié)構(gòu)改進(jìn)為偏心減速結(jié)構(gòu)，傳動磁鋼己通過減速齒盒保護(hù)在其中，僅有葉輪軸與減速齒盒連接，雜質(zhì)無法接觸傳動磁鋼。通過增加偏心減速齒未解決丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此技術(shù)己在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。光電直讀譯碼式水表在檢碼時，傳送有誤碼率存在，特別是字輪進(jìn)位不完整時有讀數(shù)盲區(qū)易出錯，一但有錯或傳輸信號出錯時，自來水公司是無法知道的。經(jīng)過多年的技術(shù)進(jìn)步和沉淀，主流廠家都己國定采用對光電管的編碼設(shè)計，不再存在編碼模糊區(qū)，完全實現(xiàn)全硬件直接譯碼。

三、智能水表產(chǎn)品使用現(xiàn)狀：

智能水表的應(yīng)用從上世紀(jì) 90 年代開始，出現(xiàn)了以干簧管傳感技術(shù)、霍爾傳感技術(shù)、韋根傳感技術(shù)、光電直讀譯碼式技術(shù)、光電編碼技術(shù)、電阻接觸技術(shù)、攝像識別技術(shù)，僅有光電直讀譯碼技術(shù)在市場大量應(yīng)用且效果非常理想，其它技術(shù)應(yīng)用中存在諸多問題，僅有小范圍應(yīng)用。

光電直讀譯碼式水表己是非常成熟的產(chǎn)品而且可搭載多種傳輸方式：RS-485、M-BUS、無線LORA、NB-IOT等多種傳輸方式。在各大水司廣泛應(yīng)用，近年來從國內(nèi)智能水表配套廠家的智能水表基表出貨量來看，光電直讀譯碼基表每年以超過 30%的速度大幅增長，出貨早己超過脈沖基表，2012年長沙水協(xié)設(shè)備委會議到場的全國各水司討論后一致認(rèn)為脈沖技術(shù)即將向汰，光電直讀技術(shù)是目前最適合國內(nèi)外智能表使用的技術(shù)，安裝簡單、可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、具有成熟、穩(wěn)定、可靠的抄表系統(tǒng)及抄表軟件，己經(jīng)形成了一股市場主流，市場己廣泛推廣。

（作者單位：深圳市前海海洋儀表科技有限公司）