智能水表选型与远传抄表系统构建席总讲课稿201512月-针对自来水公司

智能水表选型与远传抄表系统构建席总讲课稿201512月-针对自来水公司第一页，共66页。

水司常用流量仪表大类划分一第二页，共66页。流量仪表种类机械式水表智能水表大口径流量计螺翼式水表123旋翼式水表容积式水表远传水表卡式预付费水表超声波流量计（水表）电磁流量计（水表）本节不作重点阐述本节不作重点阐述第三页，共66页。

智能水表二1、卡式预付费水表2、远传水表第四页，共66页。智能水表定义智能水表的定义（讨论稿）目前智能水表尚未出台统一的定义，国家正组织相关部门及智能水表企业共同来研讨该标准的制订。目前初步达成的普遍的共识是：以流量传感与信号处理部件、内置嵌入式微型计算机系统和算法、各类输入输出接口及（或）电控执行器等为平台，具有或部分具有流量参数检测、数据处理、数据通信、数据显示、电控阀受控启闭等功能的电子水表或带电子装置的水表。智能水表应具有预付费功能、远传功能、定量控制功能、预付费远传阀控功能、数据交换等功能。预付费功能用数据交换媒介（如：接触式IC卡、射频卡、手机支付等）和（或）网络接入技术（如：网络支付），能实现按照预付费金额供给用水量远传功能能实现水计量数据处理及远距离传输

定量控制功能按照用水量（或时间等）设定，能实现自动控制阀门动作

远传阀控功能

能同时实现数据远传和远程阀控数据交换

用于数据交换，具有电气接口和特定封装形式的介质

安全报警

时钟

加密……

第五页，共66页。1.卡式预付费水表（按卡分类）卡式预付费系列按卡分类无卡类接触式IC卡TM卡非接触式IC卡CPU卡代码式表大口径射频卡式第六页，共66页。1.卡式预付费水表阀门防水防潮电池防冻防磁考虑重点卡式预付费水表选型考虑的重点第七页，共66页。1.卡式预付费水表70%以上的故障与水气有关电路板——功能失效漏电增大电池——自放电加剧读卡器——读卡失效电路板读卡器传感器漏电增大功能失效卡槽进水触点腐蚀受潮失效70%

以上的故障与水汽有关防水防潮1电池自放电加剧第八页，共66页。1、卡式预付费水表读卡器线路板大范围霉斑导致失效因进水或受潮导致水表返修率大大提高防水防潮1受潮后无法正常显示电池受潮后自放电加剧受潮后漏电增大第九页，共66页。1、卡式预付费水表防水防潮1IP是电气设备外壳防护等级的代码，I代表防止固体异物进入的等级，最高级别是6；P代表防止进水的等级，最高级别是8IP65IP68IP67

喷水

使试验样品至喷水口相距为2.5m～3m，水流量为12.5L/min(750L/h)浸水其尺寸应使试样放进浸水箱后，样品底部到水面的距离至少为1m。试样顶部到水面距离至少为0。15m试验时间:30min

持续潜水试验条件和试验时间:由供需（买卖）双方商定，其严酷程度应比IP67高第十页，共66页。1、卡式预付费水表电池2电池——整块水表的能源提供者锂锰电池锂铔电池碱性电池性能特点容量高体积小不会钝化对电路设计要求高

单节3.0V性能特点容量高高功率开路电压高自放电率低存储寿命长易钝化单节：3.6V性能特点自放电大存储寿命短易受潮单节：1.5v充电电池性能特点自放电大存储寿命短单节：第十一页，共66页。1、卡式预付费水表阀门3电动球阀先导阀电动陶瓷阀第十二页，共66页。阀门31、卡式预付费水表第十三页，共66页。1、卡式预付费水表防磁干扰4磁干扰后果磁干扰的预防水表的机械转动，转化为点脉冲最简单的方式是选用磁敏元件，但磁敏元件易受外磁攻击而失效，导致电子不计数，从而导致数据无法正确读取。抗干扰设计的基本原则是抑制干扰源、切断干扰传播路径、提高敏感器件的抗干扰性或受干扰时自动关阀。最好选用非磁敏传感器。第十四页，共66页。1、卡式预付费水表防冻5防冻功能属于附加功能（抗-10℃内的温度），与安装环境有关。做好保温同时，水表应有一定的抗冻能力，在某些地区能减少损失防冻水表防冻措施防冻箱防冻水表护罩防冻水管护套防冻第十五页，共66页。2、远传水表（按采集方式分类）按采集方式分类摄像式远传表光电式远传表电阻式远传表电子式远传表超声波水表第十六页，共66页。按信号输出分类脉冲式传输有线直读式传输无线短距离传输无线直传2、远传水表（按信号输出分类）（读数记录在表外（读数记录在表内第十七页，共66页。光电式远传水表光电式远传水表原理在个十百千位各个字轮的两侧，分别安装1组光电管（如下图所示），每组光电管由5个发光管和5个接收管组成。发光管及接收管的位置安装好是固定的，当字轮转动时，字轮过光孔的角度产生变化，相应发光管发出的光线透过轮照射到字轮另一侧的数量和位置随着发生变化。即在字轮处于0-9各个读数上，光线透过字轮的照射到的字轮另侧的数量及位置都不同，依据这个原理进行编码，再经译码读出水表的数据。12、远传水表（按采集方式分类）第十八页，共66页。光电式远传水表优点1）无源2）非接触缺点1）结构复杂，要求精度高；2）有采集死区；3）湿式表字轮内可能有气泡，会影响光电管的透光性出现误码；4）由于无源，只能读取数据，要增加其它功能则不能实现，如：时钟，数据的定时冻结，异常状体的记录，异常情况关阀。光电式远传水表12、远传水表（按采集方式分类）第十九页，共66页。厚膜（电阻式）式直读远传水表厚膜式直读远传水表，在计数器字轮上固定厚膜电路做为无源传感器件，采用电刷簧片与印刷电路板接触的方式获取不同旋转角度下的电阻值，以电阻值的大小来反映字轮的读数。厚膜（电阻式）直读远传水表22、远传水表（按采集方式分类）第二十页，共66页。优点1）无源2）电路简单3）抗干扰强缺点1）触点数量过多，如果安装在水表计数器的全部五个整数字轮上，需要50个触点，只要其中任何一个触点出问题，读出的数据将是不正确的；2）有误码率存在，特别是字轮进位不完整时，几个码盘进位一半时易出错；3）加大了计数器的机械阻尼，可能会影响水表的始动流量及计量精度。4）触点如被氧化，读出的数据将不准确。厚膜（电阻式）式远传水表厚膜（电阻式）直读远传水表22、远传水表（按采集方式分类）第二十一页，共66页。摄像式直读远传水表摄像式直读远传水表摄像式直读水表就是在原有的水表上加装图像采集设备来实现数据采集的，用一个小型数码摄像头，对水表上的字轮进行图像采集，可以通过数字图像处理把图像转化为数字信号，用掌机抄收或通过总线传输。32、远传水表（按采集方式分类）第二十二页，共66页。摄像式直读远传水表摄像式直读远传水表优点1）对表内可不做任何改动；2）有原始图像易对可疑数据进行核查；缺点1）摄像式直读水表采用了数字图像处理技术，几乎所有的厂家都是通过对表端的图像采集压缩，传送至上位机进行处理，在后台来完成对图像进行识别和处理，因此所需要传输的数据量比较大，目前比较好的压缩技术也只能将数据压缩在1～3k，比其他远传水表传输一个数据多100倍，如用总线传输会很困难。

2）在潮湿环境中摄像头上可能起水雾，看不请字轮读数。32、远传水表（按采集方式分类）第二十三页，共66页。电子式远传水表电子式远传水表从叶轮上探测转动信号通过单片机电路进行记录、存储、计算、在液晶上显示水表的流量读数，在通讯时能方便读取与液晶显示一致的流量值。从叶轮上取样方式：1）用磁敏传感器干簧管、霍尔元件、磁阻传感器等在叶轮上内嵌磁铁，通过磁场变化，探测记录叶轮的转动圈数；2）非磁传感器、电涡流传感器在叶轮上内嵌金属拨片，光电传感器在叶轮上内嵌一反光材料，通过透明盖板，用光传感器探测记录叶轮上的额转动圈数。42、远传水表（按采集方式分类）第二十四页，共66页。电子式远传水表电子式远传水表4优点1）计量精度高2）抄收准确率高3）能自动修正误差4）功能扩展性强缺点1）需要电池供电2）液晶损坏时人工无法读取数据2、远传水表（按采集方式分类）第二十五页，共66页。超声波水表超声波水表5超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步积算出水的流量的一种新式水表。超声波表前面已讲述，本节不再展开2、远传水表（按采集方式分类）第二十六页，共66页。按信号输出分类无线短距离无线直传2、远传水表（按信号输出分类）脉冲式有线直读式第二十七页，共66页。脉冲式输出脉冲式远传水表传输1原理在机械水表（X0.01)指针上内嵌一磁铁，通过磁敏传感器取样，向采集器发出脉冲信号，通过采集器内的电路记录水表指针转动的圈数，通过累计获得水表的读数。2、远传水表（按信号输出分类）第二十八页，共66页。脉冲式远传水表的优缺点优点1）结构简单，表的改装较方便2）换表不用重设表号3）脉冲式远传水表的单表成本低于直读式；缺点1）由于发脉冲的表与记录脉冲的采集器之间通过较长的线来连接，传输过程中易受干扰或被断开等情况，使得采集器漏记或多记了数据。2）采集器由于供电不正常，造成采集器无法记录脉冲。3）缺点一和缺点二造成的后果是：采集器记录数据与基表读书不一致。4）由于是分线式，造成布线工作量大幅提高。脉冲式输出12、远传水表（按信号输出分类）第二十九页，共66页。脉冲式传输脉冲远传水表与脉冲计数原理脉冲计数是现代数字电路中最常用、最可靠的记录方式。在日常生活中最常见的仪表大都采用的是脉冲计数方法。1汽车历程表液晶显示石英电子钟电子式电能表2、远传水表（按信号输出分类）第三十页，共66页。脉冲式传输脉冲远传水表认识误区用脉冲计数原理的水表认为就是脉冲式水表。由于脉冲式水表的抄表系统不可靠，就片面地得出结论认为脉冲计数原理的水表也不可靠。这是一个非常错误的结论。1选用脉冲计数原理的直读式水表2、远传水表（按信号输出分类）第三十一页，共66页。脉冲计数可靠应具备的条件1）有可靠电源供应；2）用可靠的脉冲转化传感器；3）传感器与记录电路之间连线应尽量的短，不易受外界干扰脉冲式传输12、远传水表（按信号输出分类）第三十二页，共66页。有线直读式有线直读式智能远传水表是普通发讯水表加上电子采集模块而组成，电子模块完成信号采集、数据处理、存储并将数据通过通信线路上传给中继器、或手持式抄表器。表体采用一体设计，它可以实时的将用户用水量记录并保存，每块水表都有唯一的代码，当智能水表接收到抄表指令后可即时通过M-Bus∕RS-485总线将水表数据上传给管理系统。22、远传水表（按信号输出分类）第三十三页，共66页。直读式远传水表的优缺点优点1）表内数据与通讯线和采集器工作是否正常无关；2）各表均有独立的表地址，多表可同时接到一条总线上传输，布线方便3）通讯线提供电力供应水表，不用电池，有电池也只是为了备用。缺点1）总线中有一块表通讯线短路，整条线的表的数据就不会上传；2）若有强电误接或雷击可能会使整条线的表损毁。有线直读式22、远传水表（按信号输出分类）第三十四页，共66页。无线短距传输无线短距传输选用无线短距离传输模块，将水表读数通过无线集中器或无线掌机传到服务器32、远传水表（按信号输出分类）第三十五页，共66页。无线短距传输及自动组网示意无线短距传输32、远传水表（按信号输出分类）第三十六页，共66页。无线短距传输方式示意无线短距传输32、远传水表（按信号输出分类）第三十七页，共66页。不用布线不易遭雷击可自动组网调试方便6-8年后需要更换电池无线短距传输优缺点优点缺点无线短距传输32、远传水表（按信号输出分类）第三十八页，共66页。无线直传无线直传水表传输通过公共网络用GPRS或短信通讯方式，向服务器直接发送数据。但GPRS方式耗电大，一般用市电供电，数据可做实时双向传输。短信方式，定时自动唤醒发送数据，平时处于休眠状态，功耗较小，电池一般可用2-4年。32、远传水表（按信号输出分类）第三十九页，共66页。无线直传水表数据传输示意数据通过GPRS网络可直接发送到管理中心服务器。定时传输。无线直传42、远传水表（按信号输出分类）第四十页，共66页。无线直传无线直传水表优点每个表独立发送数据无需其它辅助设备即装即传调试方便缺点每个表要配一张手机卡包月流量费只为一表使用相对短距无线方式功耗大很多42、远传水表（按信号输出分类）第四十一页，共66页。远程抄表系统三第四十二页，共66页。水司远程抄表系统的构建计量表具采集装置综合管理软件抄表软件注：抄表软件与综合管理软件，可合为一套软件3、远程抄表系统第四十三页，共66页。计量表具采集装置采集装置（抄表系统核心）分线式采集器（专用于脉冲水表）总线式采集器总线式集中器通讯3、远程抄表系统第四十四页，共66页。

计量表具与采集装置间通讯常用的2个协议1）DL∕645-1997多功能电能表通信规约2）CJ-T188-2004_户用计量仪表数据传输技术条件

-----645规约由于在全国范围内电力部有统一的招标平台，测试机构，对其解释非常统一，不同厂商生产的表具在表具规约上可以达到高度的一致，完全可以兼容互通。

----188规约由于规约的文本有含糊的地方，没有全国性的测试机构造成目前不同的厂商生产的表具基本上不能一致，不能互通。

----188规约主要的分歧在以下几点

1.

在规约的文本的低8章得表5,6,7,9等命令格式中没有准确表达数据标识的次序，造成不同厂商对数据标识次序理解刚好相反，不能兼容。

2.

第7章中提到了数据安全，加密的指导方案，缺乏第三方认证，造成不同的厂商密方式不同，不能互通。

3.

通信的波特率也没有大范围的平台对其进行习惯性的统一，造成不同厂商的波特率不相同。

3、远程抄表系统第四十五页，共66页。采集装置抄表软件通讯物理层———GPRS以太网链路层———“握手”“心跳”

应用层———数据传输

3、远程抄表系统第四十六页，共66页。

使用远程抄表系统过程中出现的问题

抄表软件与管理软件对接不畅各远传表具之间不能互通互换一家抄表软件不能联通另一家的采集装置132

根本原因水司远程抄表系统（上行），没有统一传输标准，对表具及采集装置在通讯层面没有建立第三方认证检测中心。3、远程抄表系统第四十七页，共66页。

应向智能电表学习3、远程抄表系统第四十八页，共66页。水、电远传系统第三方测试比较3、远程抄表系统第四十九页，共66页。智能水计量产业联盟的有益探索由五家智能水表生产企业和中国计量学院、国家水表检定中心发起的“中国智能水计量产业联盟”就是一家这样的机构，其宗旨是“为用户提供互通互换的智能水计量产品”，由从事智能水计量产品及系统研究、开发、生产、服务的骨干企业、科研院所和服务机构等组成。通过建立技术标准、联合创新、共享知识产权、产业链合作等形式，以规范共性技术标准、推进产业链配套、各厂商设备互通互换为目标，营造公平、公正、良性竞争的产业环境，减少社会资源浪费，促进行业健康发展。3、远程抄表系统第五十页，共66页。水司建立远程抄表系统应考虑的几个重点考虑重点（一）确立采集装置与抄表软件之间通讯规约及相应的抄表软件（平台）（四）表具其他性能：Q3∕Q1,始动远控阀门，上传分辨率（1m3、1.0m3、1.00m3）（二）确立表具与采集装置间的通讯规约（如定“188协议”应附详细说明）（三）选定1-2类直读表，规定其通讯方式，有线：M-Bus∕RS485选其一种；无线：首选带自组网发方式水表。3、远程抄表系统第五十一页，共66页。远传抄表系统能给水司带来什么代替人工实现水表数据的准确抄读根据小时用量曲线分析配表是否合理（对大口径表）监控可用户用水状况，及时发现异常（突然变大∕变小）132根据当月总分表的某时点冻结数据，快速开展输出差分析，及时发现漏损用户漏水主动告警及远程关阀45阶梯水价能方便实施可实现水费预交，欠费自动或手动远程关阀673、远程抄表系统第五十二页，共66页。远传水表：有线与无线的选择有线型远传表特点1）总线供电科永久免更换电池；2）有较大的布线工作量；3）线路及接头需常维护；4）有遭雷击或强电攻击的可能性。3、远程抄表系统第五十三页，共66页。无线型远传表1）全靠锂电池供电，需要更换电池，2）不需布线无需线路维护；3）无接口，不易被外界攻击；4）在强射频场合通讯会受影响。远传水表：有线与无线的选择3、远程抄表系统第五十四页，共66页。有线、无线远传水表选择建议

有线远传表与无线远传表各有优缺点，综合可靠性相当，建议按安装使用环境来选择：●易布线的场合用有线●不易布线的场合用无线3、远程抄表系统第五十五页，共66页。远传抄表系统的三项验收指标三项指标（一）抄收准确率（三）抄收的实时性（二）抄收成功率3、远程抄表系统第五十六页，共66页。远传抄表系统出现问题的初步判断在三项验收指标下降情况下，用户应能初步判断出问题出现在那个环节表具集中器网络接入设备终端服务器1432567通讯总线GPRS无线网络3、远程抄表系统第五十七页，共66页。远传表与采集装置安装注意事项远传水表属户内电子产品，在安装中应注意保护，尤其是在户外安装，应注意防水琳水泡、太阳直晒