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解析自来水远传水表抄表系统的3次技术改进

当前栏目:水表知识日期:2019-02-15 14:15:01浏览量:77

近年来随着科学技术的发展, 人民生活水平不断提高。国家大力倡导“康居工程”、“智能化住宅”。为适应时代的要求,民用“三表”的智能化收费管理系统相继走入了寻常百姓家。它们的出现,大大地方便了用户,减轻了抄表员的工作量,也为这些企业创造了经济效益。由于起步较早,经验不足,在系统的逐年运行中,陆续发现了一些问题,于是针对这些问题,进行了3次比较重要的技术改进。

解析自来水远传水表抄表系统的3次技术改进

1.抄表系统概述

本系统主要由传感脉冲水表、数据采集机、管理机和管理中心的上位机等构成。抄表系统是把用水量通过脉冲水表转换成计量用的标准电脉冲信号,经数据采集机中的CPU处理后,通过RS485接口传输至管理机,根据需要进行处理与显示,然后通过RS232接口上传至上位机进行集中处理,作为历史资料保存,以备查询。

2.对第一代脉冲水表的改进

第一代脉冲水表是采用在普通的水表中安装探头,这种探头是由磁铁和一根干簧管组成的。在用户用水时,利用干簧管的簧片在磁铁的循环作用下循环闭合,从而输出计量脉冲信号。此方法实施简单,造价低。我们在使用过程中发现下列因素容易导致脉冲误差。

(1)磁场干扰:脉冲信号在传输过程中因受到电磁干扰而产生误差,有些人还会故意在水表上放置磁铁产生强大的磁场干扰,达到偷水目的。

(2)机械振动:水表本身受外界振动影响或由于水管中的“水锤”引起水表机芯的振动,都会使脉冲水表发出非正常脉冲信号,导致脉冲误差。

(3)信号干扰:水表发出的脉冲信号,一般通过线缆穿越较长距离(几十米)传输至采集器,如果传输线质量不好或屏蔽效果不佳,外部干扰会造成系统统计错误。

针对以上问题, 我们对传感脉冲水表结构进行一下改进,在原来的单根干簧管的基础上,再增加一根干簧管,通过两根干簧管的通断来计数,即当检测到一个干簧管吸合时先预记下来,只有检测到另外一个干簧管吸合后,才给予计数,也就是说单一的一个干簧管即时多次闭合也无效,从而有效地解决了临界点颤动而误发信号的问题,同时让系统在检测到两管同时闭合时,停止计数,并报警,这样可以有效防止通过放置磁铁来盗水的情形发生,另外安装所铺管线要选用质量好、屏蔽效果好的双绞线,以减少外部干扰。

解析自来水远传水表抄表系统的3次技术改进

3.系统通信方式的改进

系统最早采用有线方式实现采集机与管理机的通讯。整个小区的网线需从地下管、井连接到物业管理部门,由于RS485通讯的距离有限(1200m),长距离通信能造成传输信号的衰减,数据不稳定甚至通信中断。地下线路还经常受到外界的破坏,如施工中各专业走线的相互干扰、施工不当造成的损坏以及动物啃咬引起短路、短路的情况时有发生,造成系统不稳定,又因线路长,检修难度很大。近年来,随着科学技术的不断发展,新的无线通信技术不断地涌现。如无线射频技术,它是一种短距离、低功耗、低成本,性能稳定的无线网络通信技术。于是我们便将这一技术应用到了抄表系统中,通过在采集机上嵌入一块体积小,重量轻,功耗低的无线收发模块TS100S,实现采集机与手抄器(取代管理机)之间无线连接。手抄器是一种带液晶显示的小型发射、接收装置,体积小,携带方便,采用半双工通讯方式与采集机通讯。它的主要功能是将各采集机的数据采集上来,根据需要进行显示、打印,并将信息上传给上位机。改进后的无线抄表系统不需要敷设传统的网线电缆,大大缩减了通信距离,提高了信息传输的效率,免除了对网线维护所需的大量人力、物力。

4.采集机日常检测技术的改进

采集机以单片机AT89C52为核心,对水表的各种脉冲信号(正常用水、窃水、短路、断路)进行分析、计算、存储,由专用通讯接口以RS485方式输出,再经过无线通信模块RS100S将数据信息转换成射频无线电信号发射出去。采集机是否能平稳、准确地计数,关系到整个系统的准确性和可靠性,因此采集机在正式安装使用前的检测显得十分重要。以前由于缺少脉冲水表信号模拟系统,对采集机的检测只局限在能否跟手抄器进行通讯的程度上,至于计数是否准确、稳定则无法检测。为此我们又设计了一套2 4路水表信号模拟输出系统。由于一个采集机有24个输入端子来与24块脉冲水表相连,因此我们将每块模拟板也设计成可输出2 4路模拟脉冲水表信号的电路,通过24个数据传出端子与采集机上的24个输入端子相连。模拟板上的按键可对工作模式、旋转周期等参数进行设定,数码管能及时显示水表所转圈数,在设定好参数后,各个输出端子就可以模拟出你所设定的水表转速的电阻信号。

当模拟板端子与数据采集机接通时,图中NJU8芯片的“+”端得到来自端子的高电平,“-”端电路提供0.7V电势,“+”端电势比“-”端高。

“OUT”端输出高电平,因此,D1发光二极管被点亮。R110电阻端“1”、“2”号线分别接8位移位寄存器6B595N的两个并行输出口,当“1”号线接通时,相当于此线接地 ,采集机就能采集到4.3K电阻信号,模拟水表内部一个干簧管A被导通。当“2”号线接通时,相当于此线接地,采集机就能采集到9.9K(4.3K+5.6K)的电阻信号,模拟水表内部另一个干簧管B被导通。当“1”、“2”号线都不接通时,相当于两线都是高电平,采集机就能采集到1 9.9K(4.3K+5.6K+10K)的电阻信号,模拟A、B两个干簧管都不导通的情况,即水表指针的磁点在两干簧管之间。这样,外部的采集机就可以像图中水表信号一样采集到电阻信号。模拟板CPU部分选用的是AT89C4051单片机,可兼容 MCS-51 指令系统 , 可直接驱动LED,通过单片机AT89C4051控制,模拟板可输出5种不同方式的模拟转速,可根据需要来选择。有了这个模拟系统,为日常的检测提供了便利,采集机任何一点有问题,都能被及时检测出来。新组装好的采集机,必须经过老化试验,合格后才可拿到工地安装, 确保了整个抄表系统准确、可靠的运行。

5.总结

经过以上几次技术改进后, 系统所出现的问题基本解决。通过多年的运行结果来看,此套远传水表无线抄表系统技术成熟、计数准确、运转稳定,推进了自来水抄表收费管理系统的智能化水平。