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浅议三表自动抄表系统技术分析及其改进

放大字体  缩小字体    发布日期:2007-10-20  来源:南京工业大学自动化学院  作者:邵如平 陆伟良 周峰  浏览次数:323
核心提示:三表自动抄表系统的市场应用现状不容乐观。随着国家“康居工程”的推广,智能化小区的建设,三表自动抄表系统已逐渐普及,但由于种种因素,绝大多数自动抄表系统却都未能开能运行,投了自动抄表系统的钱却仍用人工抄表的现象仍较为普遍。如果这种情况不能得到有效改变,

三表自动抄表系统的市场应用现状不容乐观。随着国家“康居工程”的推广,智能化小区的建设,三表自动抄表系统已逐渐普及,但由于种种因素,绝大多数自动抄表系统却都未能开能运行,投了自动抄表系统的钱却仍用人工抄表的现象仍较为普遍。如果这种情况不能得到有效改变,自动抄表行业必将受到严重影响,其负面影响将波及到房地产行业、自来水等专业公司、智能化产业以及广大居民的日常生活。

一、 主要有三个影响自动抄表系统正常开通运行存在的问题: 

  (1)技术层面的因素:
  a.许多系统未能真正把握自动抄表的核心技术,造成系统计量准确性低,系统可靠性差;
  b.系统的维护性不好,维护、维修工作量太大。 
  (2)维护保养方面,过了质保期后由于维护资金无从落实,往往使系统得不到及时的维护维修,从而影响系统的正常运行。 
  (3)有关各方(专业公司、开发商、物业公司、系统集成商等)未能很好的协调各自的责、权、利关系,从而影响整个工作流畅运转。 
  自动抄表系统核心技术的解决是产品制造商和系统集成商的责任,而后二者的解决则可能有赖于政府有关部门的协调。有理由相信,随着这三方面问题的有效解决,自动抄表行业的春天必将到来,它除了能惠及产品生产商及系统集成商之外,也必将惠及各专业公司(自来水公司、煤气公司等)、房地产商、物业公司和广大居民。

二、影响自动抄表系统可靠、准确运行的技术问题主要有两个:

  (1)远传表具能否可靠、准确的送出远传数据; 
  (2)小区内的传输网络(包括向专业公司的传输)建立是否达到技术标准(硬件结构、组网方式、通讯协议等诸方面),从而使数据传输稳定可靠。目前许多自动抄表系统不能很好运行,都在于未能有效解决好这两个核心问题。而通过公共媒介(电话、Internet)向专业公司抄表中心电脑传输数据是成熟的技术运用问题,相应的硬件、网络都是现成的,而且完善的,只要进行相应的软件开发即可。就两个核心技术而言,传输网络的问题对于有较强开发实力的企业来说应当不成问题。目前一般采用485或Lon Works技术来构建传输网络平台,其技术本身是完全成熟的,开发单位只要正确组网并制定出完善的通讯协议就能确保网络传输的稳定可靠。 
  因此最关键的技术问题是远传表具计量的准确性和可靠性。

三、普通远传表具最基本的特征:

  远传表具不断的发出脉冲信号,然后用采集器对脉冲进行采集、累加、存储和传送,这类表具统称为有源发讯表具或脉冲表都属于有源表。有源表在实际的计量工作过程中,一个最基本、最重要的条件是必须维持稳定、可靠、不间断的供电。有源表产生脉冲的传感器可分为:“霍尔元件型”、“干簧管型”和“光电转换型”,其基本原理: 
  (1)霍尔元件型:在普通转盘技术的水表(或天然气表)中加满霍尔元件和磁铁,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,永磁体安装在计数盘位上,转盘每转一周,永磁铁经过霍尔元件一次,即由霍尔元件输出一个计数脉冲。 
  (2)干簧管型:在普通转盘计数的水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位上,当转盘每转一周,永磁铁经过干簧时,干簧管的簧片开闭一次,由此输出一个计量脉冲。 
  (3)光电转换型:在电表的转盘处装一个光电转换器,转盘上有一条槽,转盘每转一圈,沟槽经过光输时转换器完成一次光电转换,输出一个计数脉冲。 
  脉冲数量的准确度决定系统的计量精确度。以有源水表的脉冲误差产生原因分析为例:
  (1)机械振动:将产生干簧管得误脉冲输出,虽然从技术角度可以采用一些滤波计数来减少这种影响,但不能完全消除。干簧管型有源水表产生的此类误差尤为突出:这是由于水管系统中存在“水锤现象”。 
  (2)电磁干扰:有表输出的脉冲信号在传输过程中很容易因受电磁干扰而产生误差,而且脉冲信号不像数字信号那样可以完全采用可靠的抗干扰技术来实现可靠的传输,这是任何一种有源表都难以解决的误差。 
  (3)供电问题:任何有源表都必须保证电源不间断的供给,一旦断电,便停止脉冲数计量,脉冲数少计,因而产生系统自动抄表数与实际表具数的不一致,而现场供电的可靠性恰恰又不能有自来水等专业公司或系统集成商来完全把握。现场电源的这种不可把握性,随时可令系统产生误差甚至瘫痪。 
  (4)水表倒转:水表在某些情况下会反转,如停水时水表会反转,一些高层的水表也会反转。技术盘位刚好经过磁铁位置,产生一次正常的计量脉冲,如果这时反转,就会产生“第二个脉冲”的误差信号。而有源表的采集器是不能分辨正转、反转情况的,只要是脉冲,便进行累计式的计量。 
  (5)退磁现象:“干簧管型”和“霍尔元件型”有拳表内传感器的核心部件之一—永磁铁,随着时间的延长会出现退磁现象,使得干簧管(霍尔元件)在计数转盘转过时不能输出脉冲,从而导致脉冲少计。

四、有源表存在的问题: 

  (1)初始化及维护工作量大:由于“有源表”的工作方式是脉冲累加方式计量,因此必须为系统数据采集器简建立一个初始值,即对每个有源表进行人工抄表后将表的实际值输入数据采集器,这个过程叫初始化。有源抄表系统运行的前提条件是必须先进行初始化。系统一旦掉电或因其它原因(如下所述的自来水盗用)引起误差后,就必须重新进行初始化,这种维护的工作量非常巨大,而且很难预测。一旦大面积推广,便很难准确地掌握是否有足够的维护力量保证系统的正常运行。 
  (2)易被盗用: 
  ①供电线先剪后接:每月自来水公司抄表完后,将供电线剪断,15天后再接通,有源表继续正常计量,自来水公司本月同样能抄到采集器内存储的水表数据。而在供电线被剪断的15天内,没有供电的有源表是不工作的,水表照转,计量脉冲信号丢失,则用户盗用了15天的水。
  ②磁铁强磁场干扰:“霍尔型”、“干簧管型”有源表内的核心部件是永磁铁,外加磁铁产生的强大吸引,干扰了计数转盘的正常力矩,导致一次表产生计量误差,特别是对“干簧管型有源表”而言,其干簧管则会处于长期的吸合状态,脉冲输出全部丢失,自来水同样被盗用。

 
 
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