水表抄表的現狀及發展之我見

袁永聰

（廣州市花都自來水有限公司 510800）

水表抄表的現狀及發展之我見

袁永聰

（廣州市花都自來水有限公司 510800）

本文通過對現在使用的智能水表及抄表方式的比較，認為光電直讀遠傳水表及其遠程抄表方式的應用是今后供水公司抄表的發展方向。

光電直讀；遠程抄表

隨著人民生活水平的提高、住宅商品化的發展，居民住宅的質量和檔次越來越高，住戶對住宅環境、物業管理水平的要求也日益提高。

水表抄收由抄區域性總表改為一戶一表，需抄表的數量就呈幾何數增加，工作量大增，抄表收費難成了供水公司經營管理上的問題。其原因主要有以下幾點：

（1）現行抄表收費大多是人工抄表，誤差大。

（2）人工抄表耗費大量的人力、物力。由于樓層越來越高，抄表勞動強度加大，抄表效率低。

（3）我國水資源日益緊張，階梯收費勢在必行，而能在特定的時間段內準確的將全部水表的數據超收上來是順利實行階梯收費的必要條件。

（4）傳統的維護是用戶打電話后由維修中心安排人員檢修，故障往往得不到及時、有效地排除。采用智能水表抄表系統，可以主動及時地發現故障，從而及時進行處理。通過對水表數據進行長期的跟蹤匯總，還能夠有效的對偷漏水等行為進行監控和管理。

為此水行業出現了各種新的技術和解決辦法。按抄表的型式不同又可以分為脈沖式遠傳集抄系統、直讀式（含攝像、光電轉換）遠程集抄系統。

1 脈沖表及抄表系統

脈沖表的基本工作原理：是利用電子技術和傳感技術，對傳統的表具加以改造，在原有表具的轉輪上加裝磁、光等發射設備，同時在表具支架上安裝相應的感應設備，每當轉輪轉動一定的角度，感應設備便產生一個感應脈沖，經過外圍電路轉變為合乎要求的電脈信號，驅動計數電路進行計數動作。抄表時，由計數器累加值通過一定的分辨率（計量當量）計算便可以得到表具轉過的相對值。是一種既能直觀顯示使用量，同時又產生計量脈沖信號的計量表具。

脈沖式遠傳水表是目前國內用得最早、也是用得最為普及、問題出的最多的遠傳水表，在住宅耗能自動抄收系統中，各種用戶耗能數據的采集以及數據信號的各種轉換均由所謂遠傳表具完成，它們都是在普通耗能表的基礎上加裝脈沖計數及數據傳輸模塊得到的。從脈沖表具計數器的技術原理和實現方式來看，它存在以下幾個方面問題：其中的技術因素產生出以下難以避免的問題：

（1）系統必須每日24h供電。這樣，不僅對供電要求極高，耗電量也相對較大，而且設備24h工作，對表具各器件要求高，嚴重影響了使用壽命。

（2）脈沖累計換算的關鍵在于脈沖數是否累計準確。脈沖計量要求所有部件必須“始終如一”地可靠、有效地記錄脈沖事件，既不能漏記每一次脈沖也不能誤動作偽計數。在長期的工作中，脈沖從產生到統計過程中受到干擾的因素太多，現有技術和實際環境無法保證其統計準確。如鋼簧管的抖動，外界強電磁場、機械振動、人為斷掉采集器電源等方式破壞水表計數等因素均會使計數電路誤計或漏計脈沖而產生錯誤。其問題集中表現在累計數據與表計窗口值不一致，造成用戶交費時糾紛。

2 直讀式智能遠傳水表及抄表系統

現行的直讀式遠傳表有以下幾種：

2.1 譯碼總線式

將水表齒輪上發訊器的電脈沖累計轉換成數字信息，保存在水表內置芯片中，由于內置于水表中的鋰電池供電的存取芯片容易因電池電壓不足或外界電磁干擾而造成數據錯亂、丟失并且無法自我校正，更甚者，如鋰電池泄漏后果堪憂。只能是脈沖表的另一種表現形式，可稱之為“偽直讀表”。

2.2 攝像式

基表外置微型攝像頭，抄表時直接攝取字輪數字圖像與軟件中保存的數字圖象進行比對來判讀。存在問題如下：

（1）圖象處理時數據量很大，增加了單表抄表的時間；

（2）同一數據會因圖象攝取時字輪停留的位置稍有不同而影響比對、判讀的準確性。

2.3 變阻式

在計數器的字輪一側裝有一個帶缺口的金屬圓環，由彈片上的兩個固定觸點滑接圓環上的鋸齒，導出兩齒間的電阻值，隨字輪的轉動而輸出不同的電阻值，軟件給不同的電阻值賦予不同的數字而成為直讀。其存在問題如下：

（1）由于設計上圓環有斷口，產生盲點無法判斷；

（2）最為嚴重的是，由于是摩擦式接觸，增加了字輪轉動的阻力，影響到水表的靈敏度及計量精度。有的廠家研制了多年，也只能應用于個位與十位，后面位數的判讀還是依靠系統軟件來完成，也不是真正的直讀表。

2.4 光電轉換式

在抄表時將水表字輪在示值窗口顯示的數值通過光電轉換而生成數碼傳到系統計算機，經抄表軟件處理后顯示與基表示窗口值相同的數字。實現的方法分反射式和透射式兩種：

2.4.1 反射式

由安裝在一定位置上的多組（5組以上，含5組）紅外收、發二級管感應字輪上的反光材料反射回來的紅外光而引起的電平變化組成一組多位數碼來判讀，經譯碼后，在抄表界面上顯示與水表窗口值相同的數字。其問題有：

（1）受反光材料的影響兩種反光材料間會出現模糊區判讀時出誤差。

（2）反光材料受時間和環境的影響反光效果而減弱，致使判讀因難（一般使用兩年后就有10%的表需要更換）。

2.4.2 透射式

透射式光電轉換直讀水表，讀取抄表瞬間計數器字輪位置狀態，采用光電編碼原理，將每個字輪作為一個碼盤，由五個紅外光敏管感應字輪上的透光槽射過來的紅外光而引起的電平變化組成一組五位數碼，遠傳至系統計算機譯碼后在抄表界面上顯示與基表窗口示值相同的數字。字輪上的數字都有一組對應的、唯一的五位數。

圖1

其優點：

（1）透射式光電轉換，直接可靠，不受時間和環境影響而出現判讀困難和誤碼。直接讀取表具的窗口值，不需設置表底數、表常數等參數，無需存儲數據，系統數據與基表數據完全一樣，真正達到零誤差實時抄表。

（2）直讀表具電子部分與表具內的計數器等裝置沒有機械接觸，不影響計量精度。

（3）平時無需供電，只需在抄表瞬間供電，故障率和功耗低，使用壽命長。

（4）外界磁場和回流的影響，平時處于不工作狀態，不受系統是否發生過斷電、故障或干擾的影響。

（5）實讀字輪數字，只要機械計數存在，排除故障后就能準確無誤地讀出表具視窗中的數據。

透射式直讀表的讀數準確，非抄表時不需供電的特點的基礎上，相應的抄表系統組成就具有很大的優點和靈活性。

透射式直讀表可以組成以下種類的抄表系統：

（1）有線遠程自動抄表管理系統

由中心管理計算機、數據集中器、光電直讀智能表、遠程通訊模塊等硬件設備以及抄表管理系統軟件組成的分布式網絡系統。采集設備有多種接口，可實現多種抄表方案（有線抄表方案——RS485/M-BUS、TTL、PDA現場抄表，無線傳輸方案——GPRS/CDMA）組合，全方位地滿足不同用戶的需求，如圖2所示。

圖2

（2）無線網絡直讀水表集抄管理系統

當現場鋪設專線有困難或根本不允許鋪設專線時，采用無線收發通訊技術，由無線數據集中器采集各無線水表的數據。

①采用無線單發直讀表組網：采用低功耗的發射模塊，采取單發形式，4h發一次，每天六次，每次為兩組重復的數據；達到延長內置電池的使用年限，使其能可靠工作六年。無線接收集中器24h不間斷接收無線直讀表發來的數據，最多可接收4000個基表發來的數據。

②采用雙向無線直讀表組網：采用無線雙向發射數據傳輸通訊方式，裝有低功耗雙向無線發射模塊，平時處于監聽狀態，當接收到無線數據集中器的抄表或閥控指令后，實施抄表并發送的帶校驗碼的實時抄表數據，供無線數據集中器接收；或實施內置電控閥門的開、關動作。

圖3

采用無線系統，現場施工簡便，施工時間短，工程造價低，適用于舊區改造。無線區域數據集中器安裝時采取蜂窩形式，務必覆蓋區域內全部無線直讀表。也有采用自組網方式，即無線水表的數據將由附近的無線水表逐個向下傳遞，直至中心接收裝置，優點是無線水表的功率可做小，信號可多通道傳遞，但越靠近接收裝置的無線表因需多次傳遞其它無線表的數據而電池消耗較外圍表大得多，電池工作時間大大縮短。

（3）手機APP抄表系統

手機抄表軟件是一款運行在Android系統上的抄表軟件。具備通過手機藍牙與采集器相連通信，進行掃描條碼或二維碼查看表檔案，圖像掃描識別表頭抄表，數據采集集中抄表、補抄、異常數據分析等功能。

APP抄表管理員端特點：

①掃描條碼或二維碼識別表檔案。

②掃描水表表頭，圖像識別水表讀數，并拍照存儲到本地或上傳到主站服務器上。

③通過采集器模塊單個或批量集中抄表。

④以樓棟為單位，施工方便，費用相對其他方案造價低。

⑤抄表靈活，抄表員只需帶上手機和移動采集器到樓道口，就可完成整棟樓抄表，大大提高了抄表員工作效率，每個抄表員每天可抄表5000戶以上。

⑥由于APP是運行在手機上的，因此抄表員不需要再攜帶便攜式抄表機，同時也減少了購買便攜式抄表機的成本。

APP用戶端特點：

①掃一掃更快捷的獲取自家的水表信息。

②足不出戶，實現水表各種信息查詢，業務辦理，節省了用戶辦理業務的時間。

③減少了去營業廳辦理業務的用戶排隊數量，對營業廳服務人員來說，工作量大大減少，工作效率大大提高。

（4）物聯網遠傳水表系統

圖4

物聯網遠傳水表系統是通過GSM無線公網，為供水企業提供公用資源智能管控的系統解決方案，表具安裝簡單不用布線，即可實現在線監測、統計報表、智能收費等管理和服務功能。可以為供水企業提供完整的遠程智能抄表解決方案，為其節能降耗、管理升級、實行階梯式收費和實現智能化、現代化管理提供可靠的技術支撐，可很好地融入智慧城市建設并成為其不可或缺的重要組成部分。

發展趨勢水表自動抄收系統的發展趨勢根據建設部提出的小康型住宅小區規劃要求，今后要對新建和改建的住宅統一規劃，逐步實行水、電、水三表統一管理，實現計算機自動監測、計量、收費。隨著行業技術標準的不斷成熟規范、自動抄表系統將是樓宇智能化系統不可缺少的一部分，正在被越來越多的現代建筑所采用。

3 結語

光電直讀表及其遠程抄表系統以其突出的準確性和組網的靈活性必將在今后得到廣泛的應用，相信在不久的將來將會得到不斷的完善和成熟，是水表抄表的發展方向。

TH814.2

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1004-7344（2016）13-0117-02

2016-4-20

袁永聰，電氣工程師，2000年畢業于廣東工業大學，電氣工程系，畢業后一直在本單位工作。