智能水表远程抄表计量表角度检测装置

朱群

博白县水利供水有限公司  广西玉林537600

摘要：本文主要介绍的是一种新的用户自来水用量的智能检测装置，这种装置的结构非常简单，能够在电脑上快速准确地测量各个区域的用水量。它不仅可以帮助管理这些水量，还能大幅提高测量工作的效率和精度。此外，这种角度的水计量装置也适用于所有使用字轮盘旋转来显示用水量的测量仪器。并且具有着很好的实用性，应用领域广泛。

关键字：智能远程抄表；角度检测；控制系统；

前言

近年来，随着电子通讯和计算机网络技术的进步，水力、气力等计量单位开始采用远距离抄表技术。为顺应这个发展趋势，在已有的有线远程传式水量计系统和数据采集装置上，提供一个专门用来当水表远程抄表的数据集中设备。控制系统可以采用上位机系统、集中器和智能网络水量计系统这几个三级网络结构。智能水表系统则通过RS-485总线和集中器进行连接，再通过集中器使用MODEM和电话网络进行较远距离的通讯，并能将数据经电话网络直接传输到上位机管理，以此实现节省成本、提高数据安全性的目的。该管理系统在可伸缩性方面已经显示出良好的优越性，并且通过上位机管理还能够与银行联网形成四级网络，为今后功能拓展打下基础。

1、常用水表

常用的水表的流量计和表，一般由以下几种系统设备所组成：一个计量流动的设备、一个机械传动的设备，以及一个装有字轮的圆形轮盘。

每个字轮的盘面上，都有0-9个字轮，每2个字轮间隔为三十六度。当介质水流经过仪表中的能够计算水介质流量的机械设备时，驱动机械传动装置便运行过来，而字轮盘制动时则通过电机传动装置和能够计算流量的机械设备连接，把能够使用于计算用水流量机械设备的水流大小，与字轮盘上所偏转的角度产生与之相对于的关系。再通过字轮盘旋转角度，将圆盘圆周上的字轮数设置为36度，这样可以估计真正通过的每个字轮盘旋转角度，还与实际通过的水介质流量大小成正比关系，通过各个字轮的组合，将任何阶段、同一时间内所有的介质水流量大小都反映出来。通常情况下，这种读取字轮的数据都是由抄表的工作人员，从小区里面的表上进行读出。所以，人们在选择计量表的时候，除了要考虑计量表自身的功能，以及配置人员操作、调整、维护的方便以外，还要充分考虑到抄表工作人员抄表的方便。此外，还由于计度的规模较大，设备设置比较分散，质量控制难度大，在这些方面都使得抄表人员的读数比较不准确，而且工程量较大，效率也低。

2、智能水表远程抄表

它代替所有手抄水表的步骤，让这个过程更加简单，省时省力。该装置总体上由如下四部分组成：表头、集表器、通讯控制器、资料中心和计算机软件。

表头也就是在普通的机械式水表的基础上，又添加光电传感器等电气电子设备，另外就是在普通机械式水表的内部，也会配备三个硬件电路板：光电传感器板、控制板以及M-BUS通讯板，它们间相互的联系也是通过接插件和电缆来完成的。表头的主要作用在于把机械信号转变成电信号，可以方便地在M-BUS中传输。

在远程集中抄表系统中，集中器它是实现上位机和网络水表联系的一个重要环节。主要包括了2个部分作用：第一个是通过与水表人直接联系，再根据所下达的指令来抄收有关水表的信息，或者对水表进行定期抄收。第二个是根据系统的要求，与上位机的连接，将水表的数量情况以及运行数据及时传递给上位机控制。

智能水表一般采用的是有线或无线的内联网方式，在每一天的固定时段，都会对水表的读数、电量、阀门状态等进行存储。当集中器在规定的时间时段内，向其发送采集指令之后，全部水量计数据都将从采集器进入集中器，再通过集中器有线连接、WIFI、GPRS等接入方式，将数据批量发送到采集的服务器主机上，完成每天的报告任务。服务器再对每个集中器所上传的全部水量计数据进行管理，之后再将其全部存储到服务数据库中，完成对所有基础数据的统一采集与大统计分析。

集中器主单片机采用了Microchip公司提供的PIC16F84晶片，其内部还带有64位的EEPROM，能够用来存储水表的各种操作数据：用水量、位置、地址编码。由于水量仪工作过程中，部分参数可能会发生变化，所以在停电时并不会损失，而当下一次加电工作后，系统也将自动回到原先的数值范围。在实际调试时，通常使用装有特殊测试软件的便携式设备。便携设备的接口是RS-232，所以在中央控制系统的电路设置中需要使用MAX232芯片来预留一个RS-232A接口。

通讯控制器是大抄表设备的通讯系统扩充部分，可以实现更为灵活和丰富的通信功能，将由大集中器传过来的水表信号，通过RS485（一种稳定的发送，差分接收的数据收发器的控制总线）和电话拨号MODEM串行接口，直接传输给大抄表机，同时，它也能够对USB端口进行设置，并在现场进行操作。由于控制器的主要功能是完成对信息的集中、继发工作，所以，它的重点在于对通信接口的扩展和管理，对信息的缓存与转发，以及对各种通信方式的连接，以便各个集中器的信息加以缓存、打包与上传。

中心计算机软件，利用本地电话网与各通讯控制器相连，实现对各小区各用户水表数据的远程采集。因采用远距离抄表的方式，所以对智能水表中的仪表数据要进行详细的分析。

3、计量表角度检测装置的具体实施

为了解决传统计量性能的缺陷，将引入一个新型的测量仪表角度的计量装置。这种远测量表角度监测设备，是在原有智能水表远计度仪表设计的基础上，实现了科技上的创新。这种新式的远测量仪表不仅构造简便，还能够使用反馈与测控等设备，精确反映出介质使用时间，数字轮盘的旋转角度等，并通过盘的旋转角度和用户用水量间的具体关联，在计算机上更加精确地表示使用者的水分用量，进而达到对远距离测量仪表的准确读数与监测。

计量表角度检测装置的技术方案：一个字轮圆盘；一个检测用水流量的装置；一个机械传动式装置；一个与字轮圆盘相对应的同心检测圆盘。字轮盘的距离每间隔为36分（360/10），盘的整个圆周上都设有0-9十个读字轮，所述读数盘的整个圆周上页都是有十个带符号的字轮，以机械形式相连，与所述的流速相连，在所述字轮上设置速度标记，一个与字轮盘相对应的同心协力的圆盘。

字轮盘刹车之间用传动装置与测量信号变化的装置相连接，在字轮盘刹车上设置信号指示装置，在检测盘上布置5个信号测量采样地点，在两个相邻测量点位间设置最大角度为72度。同时在字轮盘刹车的中心圆面上，按顺序布置中心角54、126、54、126度的扇形区域，在与它们不相接的2个扇形区域上设置信号标志，其余的2个扇形区域上均无信号标志。假定将测量圆盘在水平的情况下转十八度到三十六度左右的位置后，在测量连接盘的附近五个数据监测点的感应器上立即探测、接受改变后的数字信息，并通过测量联接盘的测量数据点，获取由圆盘角度偏移所引起的数字信号，随后再传送信息给主控部分，监控部分的设备便能够了解数据轮盘制动角偏移的程度，并将角偏转程度和数据一一对应，之后再将信息送入单片机，就能够在远距离的同时读取到数据的水流量。

正是利用这些原理，智能水表上的计量仪器也能够非常精确的计量客户的使用量。当水经过计量表后，首先要通过一种可以测量流量的装置，而通过这个装置就转动一个机械变速器，并将机械变速器经过与其同轴的文字轮盘刹车同时进行运转，通过这种传动装置将检测流量数与数字轮盘刹车和检测汉字轮盘刹车数量的检测盘相连接。而当水表的轮盘一转动，与其相对同心的检测盘会经过信号监测点，将用户的用水量信号正确传递到装置，完成数字读取。

结语

该设备设计简单，提高了人工远程抄用户水表的能力，并且增加用户用量读数的准确度，更方便人员的管理，减少人员的工作量，极大地提高抄表人员的工作效率。可以看到，智能水表的将会伴随着现代步伐，向更加精确化、电子化和物联网的方面发展，在未来的城市供水调度、管道漏水检测和定位等方面将起到更加关键的角色。

参考文献

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