三表远程计量系统在智能化小区的应用及存在问题

近年来，智能化住宅小区建设在我国发展得很快，从沿海的经济发达地区深圳、广州、上海到政治文化中心北京，以及中国西部城市成都、重庆、贵州、昆明等地均不同程度地建设了智能化示范小区。这些智能化住宅小区的建设，提高了住户的生活质量，扩大了住户的居住空间，为当地智能化建设起到了示范作用。 但是，在智能化系统建设中，也有不尽如人意的地方，最常见的现象是智能化系统仅仅成为一种摆设、成为房地产商销售的一种手段、而没有发挥它的作用。比如建设了小区综合布线系统却不进行网络建设，使综合布线系统埋在墙里睡大觉；另一种现象是由于智能化系统本身不成熟，造成系统不能正常使用，如建设了三表远传计量系统却不能正常运行，仍然采用人工抄表。笔者曾参与过十个以上大型住宅小区智能化系统的建设，深感这种情况如果得不到解决，一定会影响智能化住宅小区在我国的发展，影响开发商的积极性，影响住户的实际生活。本文着重介绍三表远传系统。 三表（或称四表、五表）远传计费系统是与住户密切相关的一个智能化系统。目前我国现在采用的是将冷水表、热水表、气表，电表安装在用户室内（以前安装在室内），安装在楼道内。每月水表、气表、电表入户抄表收费给用户带来很多麻烦，给抄表人员带来烦恼，造成很多不必要纠纷并且不安全。为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的不安全因素（如冒充收费人员入室抢劫），避免用户受到打扰（如在家休息时）和杜绝拖欠费用等情况，远传计量系统应运而生。 目前，三表远传系统一般分为四个部分：前端采集装置、数据采集处理装置、传输线路、中心控制平台。从传输上可分为总线传输和电力载波两种。由于我国的电网在传输数据过程中，经常会受无线电信号、电磁信号、脉冲信号的干扰，导致传输数据错码、丢码的情况，所以电力载波在我国发展还不是很适合。在数据采集处理部分，已经发展的较为完善。有采用单片机的，有采用LonWorks技术的。但最关键的部分，笔者认为是前端数据采集装置部分，下面我们来详细讨论一下前端数据采集装置。 前端数据采集装置指的是具有脉冲或电信号输出的水表、电表、气表等计量装置。从传感器上分类可分为干簧管型和霍尔元件型。 霍尔元件型基本原理是：在普通转盘计数的水表（或天燃气表）中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器。霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘（例如0.01立方米）位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次即在信号端产生一个计量脉冲，对应0.01m3。 干簧管型基本原理是：在普通转盘计数的水表（或天燃气表）中加装干簧管和磁铁，干簧管固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘（例如0.01立方米）位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过于簧管一次即在信号端产生一个计量脉冲，对应0.01m3。 从以上分析我们可以看出，无论是霍尔元件型还是干簧管型，均以永磁铁经过传感器时，由于磁场作用产生吸力使干簧管闭合发出脉冲或发生磁电转换发出脉冲。脉冲数量的准确度将决定远程计量系统的准确度。从目前实际施工完工的情况来看，远程气表、电表的脉冲准确度较高。水表的情况不尽如人意，甚至是非常糟糕。原因主要有两方面： (1)干簧管质量不高； A、干簧管触点材质、强度不一； B、干簧管触点的间距差距； C、磁力的参数以及磁力随使用时间的变化； D、磁力与干簧管的吸合角度（通断角）易变； E、用量大时，机械触点本身固态响应迟缓； F、外界磁力、电磁的干扰严重。 (2)水管发生水锤现象，发出大量脉冲（增脉冲）。 水锤现象：管道系统中，如果发生液流瞬变流动，管流的流速、压力等参数均随时间变化，其变化幅度取决于管流初始流态、管系特征、瞬变形成条件等因素。因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，管道将发生剧烈振动和较大的声响，这种现象称为水锤现象。 在日常生活中，我们经常遇见水管剧烈抖动和发出声响的情况，也就是水锤现象。正是这种剧烈的抖动造成了干簧管簧片在很短时间里，频繁地吸合，发出大量的脉冲。 在远程计量系统中，水表脉冲的不准确性大多数是由以上三种原因造成。这些情况已经严重地阻碍了远程计量系统的发展，试想前端传感器的质量和记录都不能令人放心，整个系统再先进又有何用？ 水锤现象产生原因极其复杂，与管道内壁摩擦力、压力、液体流速等均有关系，我们并不能在根本上解决它。但是，我们可以通过某种手段，滤出多余脉冲。假设有一直径25毫米，常用流量为0.35立方米的水表，我们可以算出在最大流量(0.35立方米/小时)时，流出0.01 立方米水需要0.17分钟，假定永磁铁对干簧管作用距离角度为40度，那么，最大流量时，干簧管从断开到吸合再断开时发出一个脉冲，需要O.19分钟。这样，我们可以认为，脉冲宽度必须大于0.19分钟，否则就视为误脉冲。但是在实际工作中，我们设定脉冲宽度为5秒，就可以滤出杂波了。我们可以在硬件和软件上，设置一定的判断功能，来滤出误脉冲。这样，我们从前端采集的数据就较为准确。 目前，国产的远传水表的质量确实令人堪忧，已经严重地阻碍了三表远传系统的发展和小区智能化的推进。希望有志于远传水表的厂家，积极进行研究，为工程商和终端用户提供高质量的远传水表，推进三表远传系统的发展。