三表遠程計量系統在智能化住宅小區的應用及存在問(wèn)題

　　【摘要】 三表系統前端采集的精確度不高，已經(jīng)嚴重影響到小區智能化的發(fā)展，希望本文能拋磚引玉，引起廣大三表遠傳系統廠(chǎng)家和工程商的注意。

　　【關(guān)鍵詞】智能化住宅小區 三表遠傳計量 水錘現象 存在問(wèn)題

　　近年來(lái)，智能化住宅小區建設在我國發(fā)展得很快，從沿海的經(jīng)濟發(fā)達地區深圳、廣州、上海到政治文化中心北京，以及中國西部城市成都、重慶、貴州、昆明等地均不同程度地建設了智能化示范小區。這些智能化住宅小區的建設，提高了住戶(hù)的生活質(zhì)量，擴大了住戶(hù)的居住空間，為當地智能化建設起到了示范作用。

　　但是，在智能化系統建設中，也有不盡如人意的地方，最常見(jiàn)的現象是智能化系統僅僅成為一種擺設、成為房地產(chǎn)商銷(xiāo)售的一種手段、而沒(méi)有發(fā)揮它的作用。比如建設了小區綜合布線(xiàn)系統卻不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )建設，使綜合布線(xiàn)系統埋在墻里睡大覺(jué)；另一種現象是由于智能化系統本身不成熟，造成系統不能正常使用，如建設了三表遠傳計量系統卻不能正常運行，仍然采用人工抄表。筆者曾參與過(guò)十個(gè)以上大型住宅小區智能化系統的建設，深感這種情況如果得不到解決，一定會(huì )影響智能化住宅小區在我國的發(fā)展，影響開(kāi)發(fā)商的積極性，影響住戶(hù)的實(shí)際生活。本文著(zhù)重介紹三表遠傳系統。

　　三表（或稱(chēng)四表、五表）遠傳計費系統是與住戶(hù)密切相關(guān)的一個(gè)智能化系統。目前我國現在采用的是將冷水表、熱水表、氣表，電表安裝在用戶(hù)室內（以前安裝在室內），安裝在樓道內。每月水表、氣表、電表入戶(hù)抄表收費給用戶(hù)帶來(lái)很多麻煩，給抄表人員帶來(lái)煩惱，造成很多不必要糾紛并且不安全。為了有效解決入戶(hù)抄表收費存在的諸多弊端，提高效率，避免入戶(hù)抄表引發(fā)的不安全因素（如冒充收費人員入室搶劫），避免用戶(hù)受到打擾（如在家休息時(shí)）和杜絕拖欠費用等情況，遠傳計量系統應運而生。

　　目前，三表遠傳系統一般分為四個(gè)部分：前端采集裝置、數據采集處理裝置、傳輸線(xiàn)路、中心控制平臺。從傳輸上可分為總線(xiàn)傳輸和電力載波兩種。由于我國的電網(wǎng)在傳輸數據過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )受無(wú)線(xiàn)電信號、電磁信號、脈沖信號的干擾，導致傳輸數據錯碼、丟碼的情況，所以電力載波在我國發(fā)展還不是很適合。在數據采集處理部分，已經(jīng)發(fā)展的較為完善。有采用單片機的，有采用LonWorks技術(shù)的。但最關(guān)鍵的部分，筆者認為是前端數據采集裝置部分，下面我們來(lái)詳細討論一下前端數據采集裝置。

　　前端數據采集裝置指的是具有脈沖或電信號輸出的水表、電表、氣表等計量裝置。從傳感器上分類(lèi)可分為干簧管型和霍爾元件型。

　　霍爾元件型基本原理是：在普通轉盤(pán)計數的水表（或天燃氣表）中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構成基于磁電轉換技術(shù)的傳感器?；魻栐潭ò惭b在計數轉盤(pán)附近，永磁鐵安裝在計數盤(pán)（例如0.01立方米）位上，當轉盤(pán)每轉一圈，永磁鐵經(jīng)過(guò)霍爾元件一次即在信號端產(chǎn)生一個(gè)計量脈沖，對應0.01m3。

　　干簧管型基本原理是：在普通轉盤(pán)計數的水表（或天燃氣表）中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定安裝在計數轉盤(pán)附近，永磁鐵安裝在計數盤(pán)（例如0.01立方米）位上，當轉盤(pán)每轉一圈，永磁鐵經(jīng)過(guò)于簧管一次即在信號端產(chǎn)生一個(gè)計量脈沖，對應0.01m3。

　　從以上分析我們可以看出，無(wú)論是霍爾元件型還是干簧管型，均以永磁鐵經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，由于磁場(chǎng)作用產(chǎn)生吸力使干簧管閉合發(fā)出脈沖或發(fā)生磁電轉換發(fā)出脈沖。脈沖數量的準確度將決定遠程計量系統的準確度。從目前實(shí)際施工完工的情況來(lái)看，遠程氣表、電表的脈沖準確度較高。水表的情況不盡如人意，甚至是非常糟糕。原因主要有兩方面：

　　(1)干簧管質(zhì)量不高；

　　A、干簧管觸點(diǎn)材質(zhì)、強度不一；

　　B、干簧管觸點(diǎn)的間距差距；

　　C、磁力的參數以及磁力隨使用時(shí)間的變化；

　　D、磁力與干簧管的吸合角度（通斷角）易變；

　　E、用量大時(shí)，機械觸點(diǎn)本身固態(tài)響應遲緩；

　　F、外界磁力、電磁的干擾嚴重。

　　(2)水管發(fā)生水錘現象，發(fā)出大量脈沖（增脈沖）。

　　水錘現象：管道系統中，如果發(fā)生液流瞬變流動(dòng)，管流的流速、壓力等參數均隨時(shí)間變化，其變化幅度取決于管流初始流態(tài)、管系特征、瞬變形成條件等因素。因流速突然變化而引起的一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現象，管道將發(fā)生劇烈振動(dòng)和較大的聲響，這種現象稱(chēng)為水錘現象。

　　在日常生活中，我們經(jīng)常遇見(jiàn)水管劇烈抖動(dòng)和發(fā)出聲響的情況，也就是水錘現象。正是這種劇烈的抖動(dòng)造成了干簧管簧片在很短時(shí)間里，頻繁地吸合，發(fā)出大量的脈沖。

　　在遠程計量系統中，水表脈沖的不準確性大多數是由以上三種原因造成。這些情況已經(jīng)嚴重地阻礙了遠程計量系統的發(fā)展，試想前端傳感器的質(zhì)量和記錄都不能令人放心，整個(gè)系統再先進(jìn)又有何用？

　　水錘現象產(chǎn)生原因極其復雜，與管道內壁摩擦力、壓力、液體流速等均有關(guān)系，我們并不能在根本上解決它。但是，我們可以通過(guò)某種手段，濾出多余脈沖。假設有一直徑25毫米，常用流量為0.35立方米的水表，我們可以算出在最大流量(0.35立方米/小時(shí))時(shí)，流出0.01

　　立方米水需要0.17分鐘，假定永磁鐵對干簧管作用距離角度為40度，那么，最大流量時(shí)，干簧管從斷開(kāi)到吸合再斷開(kāi)時(shí)發(fā)出一個(gè)脈沖，需要O.19分鐘。這樣，我們可以認為，脈沖寬度必須大于0.19分鐘，否則就視為誤脈沖。但是在實(shí)際工作中，我們設定脈沖寬度為5秒，就可以濾出雜波了。我們可以在硬件和軟件上，設置一定的判斷功能，來(lái)濾出誤脈沖。這樣，我們從前端采集的數據就較為準確。

　　目前，國產(chǎn)的遠傳水表的質(zhì)量確實(shí)令人堪憂(yōu)，已經(jīng)嚴重地阻礙了三表遠傳系統的發(fā)展和小區智能化的推進(jìn)。希望有志于遠傳水表的廠(chǎng)家，積極進(jìn)行研究，為工程商和終端用戶(hù)提供高質(zhì)量的遠傳水表，推進(jìn)三表遠傳系統的發(fā)展。