GB/T 778.1~3-2007標準將有線AMR水表在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上分成“機械水表”、“帶電子裝置水表”和“電子水表”三大類。帶電子裝置水表是以速度式或容積式機械水表為基表,增加電子部件,使其具有流量測量參數(shù)(如葉輪轉(zhuǎn)速)的傳感采集、運算處理以及數(shù)據(jù)交換等功能,以滿足用水量的自動抄讀和水費收繳管理等需要。
水表自動抄表系統(tǒng)由軟、硬件兩部分組成。硬件部分主要有:帶電子裝置水表、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)集抄裝置以及終端設(shè)備等,軟件部分主要有:嵌入式數(shù)據(jù)處理軟件、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、數(shù)據(jù)傳輸及收費管理軟件等。
1. 采用的主要技術(shù)
我國有線AMR水表自動抄表系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)過十幾年的發(fā)展、提高和改進,已初步形成了比較完整的產(chǎn)品技術(shù)體系。特別是在流量測量信號的傳感采集,數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩咝?,以及產(chǎn)品的可靠性、壽命、性價比等方面均已取得長足進步。目前采用的主要技術(shù)及特征:
?。?)信號傳感與采集技術(shù)
分線制脈沖傳感采集方式
通過水表葉輪或計數(shù)指針發(fā)訊,輸出與水流量成比例的脈沖信號;每個水表均需獨立設(shè)置外部專線,經(jīng)戶外采集器對脈沖累加后求得實際用水量;鋪線工程量大,脈沖易受內(nèi)部和外界干擾影響;線路故障或斷電可使信號中斷,數(shù)據(jù)恢復(fù)困難;使用可靠性低,安裝維護成本高;水表機械讀數(shù)與遠傳數(shù)據(jù)很難**。
總線制脈沖傳感采集方式
通過水表葉輪或計數(shù)指針發(fā)訊,輸出與水流量成比例的脈沖信號;表內(nèi)設(shè)有計算機芯片和電池(也可用總線供電方式),內(nèi)部累加并存儲脈沖數(shù)和實際用水量;測量時水流體的振動、沖擊等影響易使輸出脈沖計數(shù)不準;水表機械讀數(shù)與遠傳數(shù)據(jù)很難**。
總線制直讀傳感采集方式
字輪編碼方式:通過對機械計數(shù)器字輪位置的編碼,使字輪讀數(shù)與編碼輸出信號**;表內(nèi)設(shè)有計算機芯片,但無須內(nèi)置電源;戶外采集器采集信號時向水表供電,讀出用水(編碼)數(shù)據(jù);可靠性高,成本低,電磁兼容性強;編碼器生產(chǎn)工藝要求較高。
圖像傳感方式:通過表外圖像傳感器將機械字輪讀數(shù)拍攝下來,利用總線將圖像信號傳輸?shù)綉敉獠杉?;水表?nèi)無電源,信號采集時向傳感器供電獲取讀數(shù)圖像;傳感器安裝方便;圖像數(shù)據(jù)及存儲量大,對傳輸和系統(tǒng)要求較高;圖像轉(zhuǎn)換和識別軟件復(fù)雜。
?。?)數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
有線數(shù)據(jù)傳輸與組網(wǎng)方式
以RS485或M-BUS總線組成的若干級有線自組網(wǎng)為內(nèi)網(wǎng),以公用網(wǎng)(PSTN)或無線公用網(wǎng)(如:GSM、GPRS、CDMA等)、以及手抄器組成的有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸體系。區(qū)域內(nèi)以有線網(wǎng)為主,區(qū)域外以公用網(wǎng)作為信息傳輸通道。技術(shù)比較成熟;區(qū)域內(nèi)布線量大,安裝維護成本高。
以電力線作為信號傳輸載體的應(yīng)用探索也在進行之中。
無線數(shù)據(jù)傳輸與組網(wǎng)方式
有線AMR水表以短距、低功耗無線通信技術(shù)為主體構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸體系。區(qū)域內(nèi)參照無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的某些技術(shù)進行組網(wǎng),區(qū)域外仍以公用網(wǎng)作為信息傳輸通道。區(qū)域內(nèi)不需布線,安裝維護方便,組網(wǎng)成本低;數(shù)據(jù)易受電磁干擾影響,表內(nèi)需自帶電源,網(wǎng)絡(luò)標準不統(tǒng)一;商業(yè)應(yīng)用在技術(shù)上有待進一步成熟。
?。?)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理技術(shù)
數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議
數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議目前執(zhí)行建設(shè)部《戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》(CJ/T 188-2004)標準。“傳輸技術(shù)條件”規(guī)定了戶用儀表(包括水表等)集中抄表系統(tǒng)中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,對主站與從站之間的物理接口及其特性、信息交換幀的組成以及流量和差錯控制等作出了具體規(guī)定。
數(shù)據(jù)傳輸安全管理
數(shù)據(jù)發(fā)送前要求對數(shù)據(jù)進行加密,接收后對數(shù)據(jù)進行解密。采用電子密本(ECB)方式進行加密運算后發(fā)送數(shù)據(jù),加密算法采用秘密密鑰的64bit分組的標準密碼算法。
?。?)電源供電技術(shù)
表內(nèi)供電方式
以高能鋰電池供電為主。帶電控閥水表為可靠關(guān)閥,一般采用兩節(jié)鋰電池分“強”、“弱”回路供電;也有采用超級電容器平時充電,關(guān)閥時放電等方式。
外部供電方式
由外部集中器或采集器通過總線向水表供電。集中器或采集器一般采用大容量電池或經(jīng)交流電源變換成直流后獲取電能。
2.存在的主要問題
有線AMR水表帶電子裝置水表的性能是制約水表自動抄表系統(tǒng)計量特性及其可靠性提升的關(guān)鍵因素。這方面的突破有待于機械水表以及傳感技術(shù)的完善和創(chuàng)新。
短距無線通信技術(shù)也是目前的技術(shù)難點。它的出現(xiàn)既可解決有線網(wǎng)絡(luò)布線的不方便和不經(jīng)濟,但也帶來了信號傳輸?shù)牟豢煽亢碗姵厥褂脡勖葐栴}。
供電問題是帶電子裝置水表的zui大瓶頸之一。它影響到水表自動抄表系統(tǒng)的普及應(yīng)用,也給產(chǎn)品設(shè)計帶來了許多困難。