淺談自來水遠(yuǎn)傳水表抄表系統(tǒng)的幾次技術(shù)改進(jìn)

吉健紅

摘要：通過對遠(yuǎn)傳水表抄表系統(tǒng)中的脈沖水表結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)通訊方式和采集機日常檢測技術(shù)的幾次改進(jìn)，使得抄表系統(tǒng)更加簡化，數(shù)據(jù)采集更加準(zhǔn)確，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、可靠。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)傳水表抄表系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

中圖分類號：TM723.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0218-01

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高。國家大力倡導(dǎo)“康居工程”、“智能化住宅”。為適應(yīng)時代的要求，民用“三表”的智能化收費管理系統(tǒng)相繼走入了尋常百姓家。它們的出現(xiàn)，大大地方便了用戶，減輕了抄表員的工作量，也為這些企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。我公司從1999年開始研制、開發(fā)遠(yuǎn)傳水表抄表系統(tǒng)，由于起步較早，經(jīng)驗不足，在系統(tǒng)的逐年運行中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些問題，于是針對這些問題，進(jìn)行了3次比較重要的技術(shù)改進(jìn)。

1抄表系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)主要由傳感脈沖水表、數(shù)據(jù)采集機、管理機和管理中心的上位機等構(gòu)成。抄表系統(tǒng)是把用水量通過脈沖水表轉(zhuǎn)換成計量用的標(biāo)準(zhǔn)電脈沖信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集機中的CPU處理后，通過RS485接口傳輸至管理機，根據(jù)需要進(jìn)行處理與顯示，然后通過RS232接口上傳至上位機進(jìn)行集中處理，作為歷史資料保存，以備查詢。

2對第一代脈沖水表的改進(jìn)

第一代脈沖水表是采用在普通的水表中安裝探頭，這種探頭是由磁鐵和一根干簧管組成的。在用戶用水時，利用干簧管的簧片在磁鐵的循環(huán)作用下循環(huán)閉合，從而輸出計量脈沖信號。此方法實施簡單，造價低。我們在使用過程中發(fā)現(xiàn)下列因素容易導(dǎo)致脈沖誤差。（1）磁場干擾：脈沖信號在傳輸過程中因受到電磁干擾而產(chǎn)生誤差，有些人還會故意在水表上放置磁鐵產(chǎn)生強大的磁場干擾，達(dá)到偷水目的。（2）機械振動：水表本身受外界振動影響或由于水管中的“水錘”引起水表機芯的振動，都會使脈沖水表發(fā)出非正常脈沖信號，導(dǎo)致脈沖誤差。（3）信號干擾：水表發(fā)出的脈沖信號，一般通過線纜穿越較長距離（幾十米）傳輸至采集器，如果傳輸線質(zhì)量不好或屏蔽效果不佳，外部干擾會造成系統(tǒng)統(tǒng)計錯誤。

針對以上問題，我們對傳感脈沖水表結(jié)構(gòu)進(jìn)行一下改進(jìn)，在原來的單根干簧管的基礎(chǔ)上，再增加一根干簧管，通過兩根干簧管的通斷來計數(shù)，即當(dāng)檢測到一個干簧管吸合時先預(yù)記下來，只有檢測到另外一個干簧管吸合后，才給予計數(shù)，也就是說單一的一個干簧管即時多次閉合也無效，從而有效地解決了臨界點顫動而誤發(fā)信號的問題，同時讓系統(tǒng)在檢測到兩管同時閉合時，停止計數(shù)，并報警，這樣可以有效防止通過放置磁鐵來盜水的情形發(fā)生，另外安裝所鋪管線要選用質(zhì)量好、屏蔽效果好的雙絞線，以減少外部干擾。

3系統(tǒng)通信方式的改進(jìn)

系統(tǒng)最早采用有線方式實現(xiàn)采集機與管理機的通訊。整個小區(qū)的網(wǎng)線需從地下管、井連接到物業(yè)管理部門，由于RS485通訊的距離有限（1200m），長距離通信能造成傳輸信號的衰減，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定甚至通信中斷。地下線路還經(jīng)常受到外界的破壞，如施工中各專業(yè)走線的相互干擾、施工不當(dāng)造成的損壞以及動物啃咬引起短路、短路的情況時有發(fā)生，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，又因線路長，檢修難度很大。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的無線通信技術(shù)不斷地涌現(xiàn)。如無線射頻技術(shù)，它是一種短距離、低功耗、低成本，性能穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。于是我們便將這一技術(shù)應(yīng)用到了抄表系統(tǒng)中，通過在采集機上嵌入一塊體積小，重量輕，功耗低的無線收發(fā)模塊TS100S，實現(xiàn)采集機與手抄器（取代管理機）之間無線連接。手抄器是一種帶液晶顯示的小型發(fā)射、接收裝置，體積小，攜帶方便，采用半雙工通訊方式與采集機通訊。它的主要功能是將各采集機的數(shù)據(jù)采集上來，根據(jù)需要進(jìn)行顯示、打印，并將信息上傳給上位機。改進(jìn)后的無線抄表系統(tǒng)不需要敷設(shè)傳統(tǒng)的網(wǎng)線電纜，大大縮減了通信距離，提高了信息傳輸?shù)男剩獬藢W(wǎng)線維護(hù)所需的大量人力、物力。

4采集機日常檢測技術(shù)的改進(jìn)

采集機以單片機AT89C52為核心，對水表的各種脈沖信號（正常用水、竊水、短路、斷路）進(jìn)行分析、計算、存儲，由專用通訊接口以RS485方式輸出，再經(jīng)過無線通信模塊RS100S將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成射頻無線電信號發(fā)射出去。采集機是否能平穩(wěn)、準(zhǔn)確地計數(shù)，關(guān)系到整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，因此采集機在正式安裝使用前的檢測顯得十分重要。以前由于缺少脈沖水表信號模擬系統(tǒng)，對采集機的檢測只局限在能否跟手抄器進(jìn)行通訊的程度上，至于計數(shù)是否準(zhǔn)確、穩(wěn)定則無法檢測。為此我們又設(shè)計了一套24路水表信號模擬輸出系統(tǒng)。由于一個采集機有24個輸入端子來與24塊脈沖水表相連，因此我們將每塊模擬板也設(shè)計成可輸出24路模擬脈沖水表信號的電路，通過24個數(shù)據(jù)傳出端子與采集機上的24個輸入端子相連。模擬板上的按鍵可對工作模式、旋轉(zhuǎn)周期等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，數(shù)碼管能及時顯示水表所轉(zhuǎn)圈數(shù)，在設(shè)定好參數(shù)后，各個輸出端子就可以模擬出你所設(shè)定的水表轉(zhuǎn)速的電阻信號。

當(dāng)模擬板端子與數(shù)據(jù)采集機接通時，圖中NJU8芯片的“+”端得到來自端子的高電平，“-”端電路提供0.7V電勢，“+”端電勢比“-”端高，

“OUT”端輸出高電平，因此，D1發(fā)光二極管被點亮。R110電阻的兩端“1”、“2”號線分別接8位移位寄存器6B595N的兩個并行輸出口，當(dāng)“1”號線接通時，相當(dāng)于此線接地，采集機就能采集到4.3K電阻信號，模擬水表內(nèi)部一個干簧管A被導(dǎo)通。當(dāng)“2”號線接通時，相當(dāng)于此線接地，采集機就能采集到9.9K（4.3K+5.6K）的電阻信號，模擬水表內(nèi)部另一個干簧管B被導(dǎo)通。當(dāng)“1”、“2”號線都不接通時，相當(dāng)于兩線都是高電平，采集機就能采集到19.9K（4.3K+5.6K+10K）的電阻信號，模擬A、B兩個干簧管都不導(dǎo)通的情況，即水表指針的磁點在兩干簧管之間。這樣，外部的采集機就可以像圖中水表信號一樣采集到電阻信號。模擬板CPU部分選用的是AT89C4051單片機，可兼容MCS-51指令系統(tǒng)，可直接驅(qū)動LED，通過單片機AT89C4051控制，模擬板可輸出5種不同方式的模擬轉(zhuǎn)速，可根據(jù)需要來選擇。有了這個模擬系統(tǒng)，為日常的檢測提供了便利，采集機任何一點有問題，都能被及時檢測出來。新組裝好的采集機，必須經(jīng)過老化試驗，合格后才可拿到工地安裝，確保了整個抄表系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠的運行。

5結(jié)語

經(jīng)過以上幾次技術(shù)改進(jìn)后，系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題基本解決。通過多年的運行結(jié)果來看，此套遠(yuǎn)傳水表無線抄表系統(tǒng)技術(shù)成熟、計數(shù)準(zhǔn)確、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，推進(jìn)了自來水抄表收費管理系統(tǒng)的智能化水平。

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