機(jī)械式水表誤差檢測及校準(zhǔn)方法的改進(jìn)方法研究

摘" 要：水表在持續(xù)工作的過程中，可能出現(xiàn)性能波動、構(gòu)件老化問題，影響工作質(zhì)量，需要加強(qiáng)誤差分析、性能校準(zhǔn)。當(dāng)前可用于機(jī)械式水表誤差檢測的方法包括指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場用水信息分析等，為提升誤差檢測、校準(zhǔn)水平，實(shí)際工作中可以應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)尋求改進(jìn)。模擬分析結(jié)果表明，新式技術(shù)具有良好的應(yīng)用效益，能夠有效實(shí)現(xiàn)誤差評估和性能校準(zhǔn)。未來還應(yīng)重視工作一體化和預(yù)防性，保障水表工作水平。

關(guān)鍵詞：機(jī)械式水表 "誤差檢測 "校準(zhǔn)方法 "信息技術(shù)

中圖分類號：TH81

Research on Improvement Methods for Error Detection and Calibration of Mechanical Water Meters

JIN Fuying

Beijing Water Group Jingzhao Water Meter Co.， Ltd.， Beijing， 100176 China

Abstract： During the continuous operation of water meters， performance fluctuations and component aging may occur， affecting the quality of work. Therefore， iIt is necessary to strengthen error analysis and performance calibration. The current methods available for error detection in mechanical water meters include pointer position analysis， data statistics， on-site water use information analysis， etc. With the goal of improving error detection and calibration levels， moderninformation technology can be applied in practical work to seek improvementto provide assistance. Simulation analysis results shows that the newrelated technologies have good application benefits and can effectively achieve error evaluation and performance calibration. In the future， we it should also attach importance to work integration and prevention to ensure the level of water meter operation.

Key Wwords： Mechanical water meter; Error detection; Calibration method; Information technology

機(jī)械式水表是一種傳統(tǒng)的水務(wù)工作設(shè)備，在各地的應(yīng)用仍然比較廣泛。其主要依賴機(jī)械構(gòu)件對終端用水信息進(jìn)行記錄、呈現(xiàn)，通過人工讀表的方式，了解目標(biāo)用戶的用水信息。在持續(xù)應(yīng)用、過負(fù)荷工作的情況下，機(jī)械式手表的老化問題不可避免，也可能因此而出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，表現(xiàn)為用水量與水表實(shí)際呈現(xiàn)的數(shù)字存在一定差異，或高或低，不能真實(shí)反映用戶的用水信息，也影響水務(wù)部門抄表和信息統(tǒng)計(jì)工作^[1]。因此，加強(qiáng)機(jī)械式水表誤差檢測與校準(zhǔn)并尋求改進(jìn)顯得很有必要。

1 "機(jī)械式水表誤差檢測方法

1.1" 指針位置分析

分析指針位置，可以快速獲取當(dāng)前、此前機(jī)械式水表所屬終端的用水信息，是一種較常見的誤差檢測方法。該方法可以細(xì)分為兩種方式：一是實(shí)時(shí)檢測；二是周期對照。實(shí)時(shí)檢測模式下，要求暫停供水作業(yè)，對機(jī)械式水表的指針進(jìn)行觀察。原則上，供水中斷后，機(jī)械式水表的指針應(yīng)固定在某一位置恒定不定；供水作業(yè)恢復(fù)后，指針繼續(xù)移動。通過反復(fù)的供水啟停，對指針位置進(jìn)行觀察，評估其是否出現(xiàn)反復(fù)跳動、轉(zhuǎn)速異常等情況^[2]。周期對照也要求系統(tǒng)處于非供水狀態(tài)下，當(dāng)日完成機(jī)械式水表指針位置的分析、記錄，次日對其位置進(jìn)行對照，分析在非供水狀態(tài)下指針位置是否出現(xiàn)變化，以變化（如果出現(xiàn)）幅度為基礎(chǔ)，確定機(jī)械式水表的誤差視頻。指針位置分析法的優(yōu)勢在于直觀方便，但是，當(dāng)肉眼觀測時(shí)，本身的誤差不可消除，因此，這種方式的科學(xué)性比較有限，不能完全有效獲取水表誤差水平^[3]。

1.2" 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法是一種基于客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析的工作方法，要求根據(jù)機(jī)械式水表連續(xù)多個工作日的記錄信息組織對照，計(jì)算平均誤差，再根據(jù)平均誤差的分析結(jié)果判斷水表的誤差水平。從一般原理上看，絕大多數(shù)機(jī)械式水表工作特點(diǎn)相同：終端用水過程中，水流帶動內(nèi)置機(jī)械設(shè)備，后者再帶動水表內(nèi)置工作構(gòu)件轉(zhuǎn)動，使指針位置持續(xù)變化，水流速度越快，指針轉(zhuǎn)動的速度越快；供水中斷時(shí)，指針不再轉(zhuǎn)動^[4]。可以在中斷供水的情況下對水表指針信息進(jìn)行記錄，然后次日、后日反復(fù)進(jìn)行觀察、記錄。如此持續(xù)若干工作日，并統(tǒng)計(jì)指針位置出現(xiàn)的改變。如果其變動平均值小于0.5%，可以認(rèn)為機(jī)械式水表誤差水平較低，符合使用標(biāo)準(zhǔn)。要求上，取樣次數(shù)越多，信息處理精度越理想。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法的優(yōu)勢在于能夠從長線角度進(jìn)行誤差信息收集，科學(xué)性較高，但耗時(shí)較多，并且分析期間對應(yīng)終端無法常規(guī)用水，對其生產(chǎn)、生活有一定影響^[5]。

1.3" 現(xiàn)場用水信息分析

現(xiàn)場用水信息分析是一種兼具客觀性、高效率的分析方法。

按照圖1所示流程，在組織現(xiàn)場用水分析前，需要首先對水表所示信息進(jìn)行記錄，完成記錄且核對無誤后，啟動工作設(shè)備，要求設(shè)備按照固定額度進(jìn)行放水作業(yè)。基于避免浪費(fèi)的目的，可以根據(jù)終端工作、生產(chǎn)或生活需求進(jìn)行放水，并且避免放水額度過大。完成放水作業(yè)后，二次對水表信息進(jìn)行記錄，如果水表前后所示信息與放水額度相同，或相似度達(dá)到99.5%以上，即便存在少許誤差，也可以認(rèn)定機(jī)械式水表的工作能力無異常，誤差可以接受^[6]。如果水表前后所示信息與放水額度不同且差異過大，則需要重復(fù)進(jìn)行測試。二次測試仍不合格，表明機(jī)械式水表的誤差過差，應(yīng)考核更換。如果二次測試結(jié)果合格，則需要綜合初次測試和二次測試的總體結(jié)果，結(jié)果不合格仍需要考慮更換水表。現(xiàn)場用水信息分析的優(yōu)勢在于直觀性較強(qiáng)，并且能夠快速獲取對應(yīng)結(jié)果信息，但需要考慮用水浪費(fèi)問題，科學(xué)進(jìn)行水表信息記錄，以保證對照結(jié)果真實(shí)、可靠^[7]。

2 "機(jī)械式水表誤差檢測和校準(zhǔn)的改進(jìn)方法

2.1" 技術(shù)原理

從改進(jìn)角度出發(fā)，首先著眼于人工作業(yè)誤差控制，同時(shí)關(guān)注使用信息技術(shù)替代傳統(tǒng)作業(yè)技術(shù)，提升對各類信息感知的敏銳性、實(shí)時(shí)性，從不同環(huán)節(jié)消減誤差水平，最終提升誤差檢測、校準(zhǔn)工作質(zhì)量。例如：高精度數(shù)字測速算法，主要通過反射式激光傳感器檢測水表始動元件的轉(zhuǎn)速，并與標(biāo)準(zhǔn)表的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，求得被測表相對于標(biāo)準(zhǔn)表的誤差，并據(jù)此進(jìn)行校準(zhǔn)^[8]。

該方法主要原理在于，利用反射式激光傳感器可以在現(xiàn)場端實(shí)時(shí)作業(yè)的方式，快速、精準(zhǔn)地進(jìn)行信息采集。與此同時(shí)，調(diào)取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，再對比實(shí)時(shí)信息和標(biāo)準(zhǔn)信息，如果二者相同或高度相似（相似度達(dá)到99.5%以上），表明機(jī)械式水表雖然小有誤差仍可接受。如果二者不同、差異較大，超過0.5%，可以對水表進(jìn)行性能分析和校準(zhǔn)，使其與標(biāo)準(zhǔn)水表相同或基本相同。該技術(shù)沒有改變機(jī)械式水表一般意義上的對照分析模式，但重視利用現(xiàn)代技術(shù)方法提升信息采集質(zhì)量，可以消除人工作業(yè)的誤差，有助于提升檢測、校準(zhǔn)工作質(zhì)量。

2.2" 技術(shù)應(yīng)用方式

高精度數(shù)字測速算法應(yīng)用過程中，需要搭建匹配工作需要的作業(yè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括傳感器、計(jì)算設(shè)備、可視化模塊以及輔助模塊等，其組合形成如圖2所示。

按照圖2所示模式，分布在作業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的傳感器，對系統(tǒng)的用水信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和記錄，并交由智能模塊進(jìn)行分析，遠(yuǎn)程提供程序支持。智能分析結(jié)果用于對照，作為后續(xù)處理、記錄的依據(jù)。默認(rèn)當(dāng)前供水壓力不變，標(biāo)準(zhǔn)水表的轉(zhuǎn)速信息也應(yīng)固定不變，穩(wěn)定為Xr/min，實(shí)際工作中，機(jī)械式水表可能因種種因素而出現(xiàn)性能波動，其轉(zhuǎn)速可能略高于或略低于Xr/min，反射式激光傳感器檢測水表始動元件的轉(zhuǎn)速獲取其實(shí)時(shí)信息，可以匯總為一個數(shù)集：

[min……0.98X；0.99X；X；1.01X；1.02X……max]

如果數(shù)集中min、max處于可允許的范圍內(nèi)，表明該水表的誤差可以接受，無須過多進(jìn)行處置。如果min、max過小或過大，超過可允許的誤差范圍，可以對其進(jìn)行調(diào)整或更換，完成校準(zhǔn)后，再按照圖2所示流程進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)、重復(fù)記錄，直到校準(zhǔn)工作所獲成果符合工作需要。

2.3" 模擬分析

對某企業(yè)的機(jī)械式水表工作情況進(jìn)行分析，分別使用傳統(tǒng)誤差分析方法與信息化工作方法（高精度數(shù)字測速算法）進(jìn)行誤差分析。該水表為更換的新設(shè)備，誤差極小，為便于組織對照，對水表功能進(jìn)行調(diào)整，使其出現(xiàn)較大誤差服務(wù)實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)分為兩組：一是常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，即在未對水表進(jìn)行調(diào)整的情況下，利用傳統(tǒng)指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場用水信息分析、高精度數(shù)字測速算法進(jìn)行誤差評估；二是誤差實(shí)驗(yàn)，即對水表進(jìn)行性能調(diào)整，使其出現(xiàn)誤差，再重復(fù)利用指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場用水信息分析、高精度數(shù)字測速算法進(jìn)行誤差評估。校準(zhǔn)工作根據(jù)誤差分析結(jié)果進(jìn)行。

從結(jié)果上看，在常規(guī)無誤差的情況下，指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和高精度數(shù)字測速算法均可識別其特點(diǎn)，認(rèn)定機(jī)械式水表未見誤差，但現(xiàn)場用水信息分析法，錯誤認(rèn)定水表存在誤差，經(jīng)校準(zhǔn)后誤差增加。分析認(rèn)為，這與系統(tǒng)內(nèi)原本存有一定量的水有關(guān)。在設(shè)定了機(jī)械式水表誤差后，這4項(xiàng)技術(shù)均可發(fā)現(xiàn)誤差問題，經(jīng)過校準(zhǔn)后，指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場用水信息分析法下誤差有所縮小，高精度數(shù)字測速算法下，誤差問題得到發(fā)現(xiàn)和有效處理，基本消除。這表明，各類工作方法均可發(fā)現(xiàn)機(jī)械式水表誤差，服務(wù)檢測和校準(zhǔn)，但高精度數(shù)字測速算法校準(zhǔn)方面的優(yōu)勢更突出，可以基本消除誤差問題。

3 ""機(jī)械式水表誤差檢測及校準(zhǔn)方法的發(fā)展趨勢

從趨勢上看，機(jī)械式水表誤差檢測及校準(zhǔn)方法未來發(fā)展更關(guān)注一體化、預(yù)防性。其中，一體化是指在組織機(jī)械式水表誤差檢測、校準(zhǔn)的過程中，關(guān)注多項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)動，一次性處理誤差檢測、校準(zhǔn)工作。如信息技術(shù)下的自適應(yīng)工作法，可以應(yīng)用于機(jī)械式水表工作，主動完成誤差檢測和周期校準(zhǔn)。同時(shí)，周期自適應(yīng)檢測也有助于消除尚未出現(xiàn)的較大誤差問題、隱患，保證機(jī)械式水表的工作能力。

4" 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械式水表誤差檢測是保證其工作性能的重要措施，當(dāng)前可用技術(shù)方式包括指針位置分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場用水信息分析等，不同方式的原理各有差別，實(shí)際工作中也存在適用性方面的區(qū)別。從改進(jìn)角度出發(fā)，可利用數(shù)字化技術(shù)、傳感分析的方式，對機(jī)械式水表誤差進(jìn)行精準(zhǔn)評估。結(jié)合模擬分析結(jié)果，可知信息技術(shù)下機(jī)械式水表誤差檢測和校準(zhǔn)效果更理想。從發(fā)展角度上看，建議采用一體化思路組織機(jī)械式水表性能分析，并預(yù)防多見問題，避免其出現(xiàn)工作性能方面的異常、波動。

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